Każdy z nas jest narkomanem

Każdy z nas zażywa narkotyki. To jest fakt. Pewnie większość z ludzi, którym zarzuci się branie narkotyków od razu zaprzeczy, ale musimy się  z tym pogodzić- ćpamy na potęgę. Niektórzy bardziej, niektórzy mniej, ale jestem święcie przekonany, że każdy z nas jest w jakimś sensie narkomanem.

Dlaczego stwierdziłem, że każdy bierze narkotyki? Bo prawie nikt nie zna definicji słowa „narkotyk”. Oczywiście myśląc o narkotykach mamy na myśli substancje takie jak kokaina, amfetamina, meta amfetamina i kilkadziesiąt innych substancji. Wpadłoby Ci na myśl, że pijąc piwo również zażywasz narkotyk? Raczej nie.

Zanim przejdę do opowiedzenia o kilku grupach narkotyków, zajmijmy się ich definicjom. Na marginesie i lekko odbiegając od tematu artykułu- czytajmy definicje. One naprawdę mają sens i pomagają zrozumieć wiele rzeczy.

Według Encyklopedii PWN, narkotykiem jest substancja psychoaktywna, która w określony sposób oddziałuje na ośrodkowy układ nerwowy, oraz która regularnie przyjmowana prowadzi do uzależnienia fizycznego i psychicznego. Jest to definicja połowiczna, ponieważ słownik stwierdza, że są to tylko „niektóre” substancje. Zaglądając do definicji podanej przez Światową Organizację Zdrowia (WHO), narkotykiem są WSZYSTKIE substancje, które mają wpływ na świadomość. Niby wszystko się zgadza, ale definicja WHO wprowadza w naszych kręgach kulturowych pewne zamieszanie. Nawet bardzo duże.

Światowa Organizacja Zdrowia wyróżniła kilka podstawowych typów narkotyków. Do pierwszej grupy należą opiaty. Z definicji opiatami są substancje psychoaktywne, będące alkaloidami opium. Zlepek trudnych słów. Substancją psychoaktywną jest substancja, która oddziałuje na ośrodkowy układ nerwowy (mózg). Alkaloid to naturalnie występująca substancja organiczna o odczynie zasadowym, która z reguły posiada układ heterocykliczny i musi posiadać w sobie atom azotu. Opium to substancja, którą otrzymuje się poprzez wysuszenie soku mlecznego z niedojrzałych makówek maku lekarskiego. Sok ten posiada około 20-30 różnych alkaloidów, a do tych najbardziej popularnych zalicza się morfinę, heroinę, kodeinę czy papawerynę. Nie powinno się ich mylić z opioidami!

Drugą grupą narkotyków wyróżnioną przez WHO są stymulanty. Są to substancje psychoaktywne, które działają na nas pobudzająco. Najbardziej popularnymi są np. amfetamina, czy efedryna. Do stymulantów powinno zaliczać się również nikotynę zawartą w papierosach, ale dla niej WHO przewidziała osobną kategorię. Podobnie postąpiono z kofeiną.

Do stymulantów powinno zaliczyć się również kokainę, ale dla niej WHO przeznaczyło osobną- trzecią kategorię. Dlaczego wyłączono ją z kategorii drugiej? Nie jestem do końca pewny. Podejrzewam jednak, że sprawa rozbija się o strukturę cząsteczki kokaina, która jest alkaloidem (w przeciwieństwie do amfetaminy, czy metamfetaminy).  Dlaczego zaś z drugiej strony kokainy nie zaliczono do pierwszej grupy narkotyków? Ponieważ nie jest ona opiatem- nie występuje w opium. Wydaje mi się, że są to główne powody, dla których kokaina znalazła się w swojej „prywatnej” grupie narkotyków.

Do czwartej grupy wyróżnionej przez WHO należą marihuana i haszysz. O marihuanie powiedziane zostało już wiele więc nie będziemy tutaj zbyt wchodzili w jej „chemię”. Wystarczy w tym miejscu wspomnieć że zawiera ona THC (tetrahydrokannabinol- wydaje mi się, że dla większości młodzieży jest to niestety jeden z niewielu  znanych z związków organicznych; przynajmniej z nazwy). Czym w takim razie jest haszysz? Przyznam się, że do napisania tego artykułu nie wiedziałem zbytnio czym haszysz jest. Niby substancja popularna (z nazwy), ale jakoś nigdy nie zainteresowało mnie czym ta substancja jest. Okazało się że haszysz to produkt otrzymywany  ze zlepionej i wysuszonej żywicy konopi indyjskich i zawiera około 50% THC. Haszysz jest po prostu przetworem z konopi indyjskich tak jak marihuana.

Do piątej grupy narkotyków, WHO zaliczyło halucynogeny. Przykładem może być dimetylotryptamina. Pomimo, że posiadamy ją w naszych organizmach w formie naturalnej, to zawarta jest ona w wielu roślinach, które wykorzystywane są np. przez plemiona indiańskie do wprowadzania się w stan transu, czy medytacji. Grupa ta jest tak obszerna, że nie ma sensu jej tutaj omawiać.

Kolejną grupą są środki lotne takie jak kleje. Co zawierają kleje, że tak chętnie zwłaszcza w dawniejszych czasach były używane do wprowadzania się w stan euforii? Zawierają one stosunkowo proste substancje chemiczne takie jak octany alifatyczne, aceton, chlorek metylenu oraz wiele innych (w tym bardzo dużo rozpuszczalników), które w odpowiedniej dawce i proporcji względem siebie, mogą wprowadzić człowieka w stan odurzenia.

Następną grupą narkotyków jakie wyróżniono są leki uspokajające i barbiturany. Leki uspokajające są dość szerokim pojęciem i zawiera się pod nim setki związków, stąd nie będę się nad nimi rozpisywał, ale warto zwrócić uwagę na barbiturany- czyli pochodne kwasu barbiturowego. Przykładem może być fenobarbital dostępny co prawda na receptę, ale dla chcącego nic trudnego.

Ostatnie trzy kategorie wyróżnione przez WHO są dość nietypowe (jak dla mnie). Osobną  kategorię przypisano nikotynie, osobną alkoholowi, a ostatnią nadano steroidom.

I tutaj pojawiają się nasze definicyjne schody. Bo niby jak można zaliczyć alkohol do narkotyków? O ile z nikotyną można na siłę zmusić się do myślenia o niej jak o narkotyku, to z alkoholem mamy problem. Mimo wszystko jest on substancją narkotyczną z kategorii depresantów.

Czym są depresanty? Są to substancje psychoaktywne, które silnie działają na ośrodkowy układ nerwowy. Zależnie od tego jaka to substancja, może ona działać uspokajająco, relaksująco, usypiająco, przeciwlękowo i spowalniająco. O ile w małych dawkach etanol wywołuje stan pobudzenia, gadatliwości, pozwala nam na chwilę na nieodczuwanie zmęczenia i ogólnie poprawia nam nastrój, o tyle w dawkach wyższych pojawiają się stany zamroczenia, utraty świadomości, problemy z zachowaniem równowagi. W jeszcze większych dawkach może dojść do całkowitej utraty „filmu”, a w skrajnych do śpiączki, a nawet do śmierci. Alkohol pozornie pozwala nam rozgrzać się na jakiś czas, poprzez przyspieszenie bicia serca i rozszerzenie naczyń krwionośnych. Jest to złudne uczucie rozgrzania, ponieważ po krótkotrwałym epizodzie uczucia ciepła pojawia się bardzo szybko wychłodzenie organizmu.

Pijąc nawet jednego małego drinka, słabe piwo, czy wino zażywamy narkotyk, mimo, że zwłaszcza w naszych kręgach kulturowych nie jest tak postrzegany.

Podobnie mamy problem z ustosunkowaniem się do nikotyny zawartej w papierosach jak i do kofeiny spożywanej z kawą, herbatą, czy napojami energetyzującymi. To wszystko są substancje, które według definicji należy zaliczyć do narkotyków.

I jaki jest morał tej bajki? Prosty- następnym razem sięgając po papierosa, kieliszek wódki, czy małą czarną pamiętaj, że wprowadzasz do swojego organizmu narkotyki. Zastanawia mnie jeszcze kwestia jak ustosunkować się np. do cukru? W końcu udowodniono, że cukier ma silne działanie uzależniające. Co więcej, cukier podnosi stężenie serotoniny i dopaminy w naszym mózgu (podobnie działa kokaina). Wraz z przyjmowaniem cukru pojawia się pewnego rodzaju tolerancja i do osiągnięcia podobnych efektów jak poprzednio, musimy spożywać coraz większe jego ilości. Może z czasem i cukier dołączy do listy narkotyków WHO? Nigdy nie wiadomo.

Ja tymczasem lecę zrobić sobie mała kawę. Wam też polecam ;) 

PS. Artykuł ma na celu jedynie przybliżyć tematykę podziału narkotyków przez Światową Organizację Zdrowia. Celem artykułu nie jest popularyzacja jakichkolwiek narkotyków. Post ma charakter edukacyjny. Autor nie ponosi odpowiedzialności za szkody moralne, materialne, zdrowotne, które mogą wyniknąć z przeczytania powyższego artykułu. 

Ile kwasu zawiera Coca- Cola?

Tym razem artykuł będzie trochę nietypowy. Chyba nigdy nie zdarzyło mi się jeszcze, by moje własne sprawozdanie z doświadczenia jakie prowadziłem w czasie laboratorium przedstawić w formie artykułu na bloga. Ale z uwagi na same doświadczenie, jakie ja nazwałbym „fajnym”, stwierdziłem, że kogoś może to zainteresować, a komuś innemu pomóc.

Swoją drogą bardzo ciekawi mnie, czy innych studentów chemii w kraju czeka miareczkowanie konduktometryczne kwasu fosforowego(V) zawartego w Coca-Coli. Wiem, że dla niewtajemniczonych nazwa brzmi „dziwnie”, ale zaraz się wszystko wyjaśni. Swoją drogą, jeśli są tu inni studenci chemii, lub kierunków podobnych, którzy w jakikolwiek sposób oznaczali stężenie kwasu fosforowego(V) w Coca-Coli proszę wpisujcie w komentarzach co Wam wyszło ;)

A wracając do samego miareczkowania. Coca- Cola jaka jest, każdy chyba wie (i ten przeogromny koncern nie płaci mi za lokowanie produktu). Ciemny, słodki płyn, o charakterystycznym smaku. Specyficzny smak jaki możemy poczuć podczas spożywania napoju, ma swoje podłożę w ekstraktach z wanilii, pomarańczy i cytryny. Niewiele osób wie, że podczas produkcji napoju wykorzystuje się liście koki (tak, tej koki!), a do 1903 roku, każda szklanka Coca- Coli zawierała około 9mg kokainy. Obecnie do produkcji, wykorzystuje się kokę, która nie zawiera w sobie kokainy, stąd i napój jest jej pozbawiony.

Bardziej popularną informacją, jest fakt, że Coca-Cola zawiera w sobie kwas fosforowy(V). Kiedyś słyszałem, że jest on dodawany, by powstrzymać organizm przed wymiotami, po dostarczeniu do niego takiej ilości cukru jaką zawiera sam napój, ale sam raczej skłaniam się do teorii, że jest to zwykły wzmacniacz smaku. Nie jest tajemnicą, że kwas fosforowy(V) jest dodatkiem do żywności o numerze E338 (zaklasyfikowany jest jako przeciwutleniacz i regulator kwasowości), a można go znaleźć w wielu innych produktach  tj. owoce kandyzowane, alkohole, wyroby cukiernicze. Oczywiście jest on niebezpieczny, tak jak w sumie wszystko- ale jego szkodliwość wymaga, aby dostarczyć do organizmu wystarczająco duże jego stężenie. Gdybyśmy chcieli zabić się kwasem fosforowym(V) zawartym w Coca-Coli, wydaje mi się, że trzeba by było wypić około 20 litrów napoju co już samo w sobie byłoby śmiertelne (chociażby z uwagi na zbyt dużą ilość cukru i płynu jaki byśmy dostarczyli).

Ale, co będziemy przejmowali się tym czy puszka Coca-Coli może nas zabić, czy nie. O wiele ciekawsze jest ile tego kwasu faktycznie w tej puszcze jest. W tym celu, w czasie laboratorium z podstaw analizy instrumentalnej użyłem metody znanej jako miareczkowanie konduktometryczne. Co to takiego?

Konduktometria, to ciekawa (chociaż nie moja ulubiona) metoda, oparta na pomiarze przewodności roztworu elektrolitu. Teraz uporządkujmy sobie kilka rzeczy- elektrolit to roztwór (w wypadku Coca-Coli wodny), w którym są jony. Inaczej jest to woda z jonami, a jony te przewodzą prąd. Im więcej jonów, tym prąd lepiej się przewodzi, bo „ma” on wtedy więcej nośników. Samo miareczkowanie konduktometryczne, opiera się na tym, że do roztworu np. słabego kwasu (bo kwas fosforowy(V), zawarty w Coca-Coli, to słaby kwas), dodaje się powoli odpowiednie ilości („miareczki”) silnej zasady (np. wodorotlenku sodu) i mierzy się zmiany przewodnictwa elektrycznego roztworu. Samo przewodnictwo elektryczne analizowanego roztworu, to po prostu pewne określona wielkość, która odpowiednio „obrobiona”, pozwala nam zorientować się co dzieje się z jonami w roztworze.

Kwas fosforowy(V), który obecny jest w Coca-Coli dysocjuje- czyli jego „cała cząsteczka” rozpada się w roztworze na odpowiednie jony. W tym wypadku powstają jony hydroniowe i jony fosforanowe(V). Przewodnictwo jest wysokie, ponieważ jony hydroniowe są bardzo ruchliwe i kręcą się po całym roztworze jak dzieci na placu zabaw. Podczas miareczkowania kwasu za pomocą zasady, tak jak ja robiłem w czasie doświadczenia, jony wodorotlenkowe (pochodzące od zasady), porywają proton z jonu hydroniowego, dzięki czemu powstają 2 cząsteczki wody, które same w sobie prądu nie przenoszą bo nie są jonami. Oczywiście w roztworze pojawiają się wtedy kationy sodowe i pozostają aniony fosforanowe(V), ale są one mniej ruchliwe od kationów hydroniowych, stąd przewodnictwo roztworu spada. Spada ono do pewnego momentu… w którym zaczyna rosnąc. Dlaczego? Bo po miareczkowaniu całego kwasu jaki zawarty był w próbce (czyli ilość wszystkich kationów hydroniowych) spadła do 0, dodajemy cały czas aniony wodorotlenkowe (podczas dodawania zasady). Są one tak samo ruchliwe jak kation hydroniowy, i powodują zwiększanie przewodności roztworu. Na podstawie punktu, w którym obserwujemy najniższy punkt na krzywej miareczkowania konduktometrycznego (zaraz po tym punkcie, przewodnictwo zaczyna rosnąć) wiemy, w którym momencie cały kwas został miareczkowany (czyli kiedy  wszystkie jony hydroniowe, odpowiadające ilości kwasu w roztworze zostały przereagowane do wody). 

Moment przegięcia na krzywej miareczkowania odpowiada ilości dodanej zasady- np. po dodaniu 4,5ml roztworu wodorotlenku sodu o określonym stężeniu, zaobserwowaliśmy, że wykres miareczkowania konduktometrycznego osiągnął swoje minimum, a po dodaniu kolejnej kropli, przewodnictwo zaczęło rosnąć. Stąd wiemy, że po dodaniu 4,5ml roztworu zasady sodowej o określonym stężeniu, odmiareczkowaliśmy cały kwas- a na podstawie odpowiednich obliczeń, możemy  powiedzieć ile tego kwasu tam było. 

strzałką zaznaczony punkt przegięcia krzywej

Podczas konduktometrycznego miareczkowania alkacymetrycznego roztworu Coca-coli w wodzie jako titrant został użyty  0,1M roztwór wodorotlenku amonu w wodzie (rozpuszczony w wodzie amoniak). Po umieszczeniu w roztworze Coca- coli elektrody, odczekałem do momentu ustabilizowania się wyniku na wyświetlaczu konduktometru. Następnie prowadziłem miareczkowanie za pomocą roztworu zasady, dodając po 0,2cm³ titranta i odczekując do ustabilizowania się wyniku. Uzyskałem cały szereg wyników- całe miareczkowanie zajęło kilkanaście minut. Pominę kwestię samych konkretnych wyników jakie uzyskałem, oraz tego jak były one opracowywane- jeśli ktoś chce je znać, proszę o kontakt. Nie ma też sensu zaznajamiać się ze szczegółami obliczeń- tym niech zajmą się chemicy, albo pasjonaci. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń, udało się wyznaczyć stężenie kwasu fosforowego(V) w Coca-coli. Stężenie to wyniosło 0,0028M, a masa kwasu fosforowego(V) jaka znajduje się 1l Coca-coli wynosi 0,2744g. Zakładając (w dużym uproszczeniu, że 1l Coca-Coli waży 1000g), stężenie procentowe roztworu kwasu fosforowego(V) w napoju wynosi 0,02744%. 

Czy wynik obarczony jest błędem? Z całą pewnością! By mieć całkowitą pewność co do zawartości kwasu fosforowego(V) w napoju powinno się wykonać kilka pomiarów, aby móc uśrednić wyniki! Należałoby również korzystać z napojów z różnych butelek- bo nie mamy pewności czy każda z butelek zawiera go taką samą ilość! Błędy jakie pojawiły się w wynikach końcowych mają również swoje podłożę w niedokładności stosowanej metody- wyniki odczytywane na wyświetlaczu konduktometru nie mogły się całkowicie ustabilizować, stąd błędy mogły pojawić się na odczycie przewodnictwa roztworu. Błędy mogły pojawić się też z uwagi na niedokładne ilości dodanego titranta, niedokładnego wymieszania roztworu, lub na skutek zaokrąglania wyników podczas obliczeń.

Co czyni białka niezwykłymi?

Białka, proteiny- nie ważne jak nazwiemy te wielkocząsteczkowe biopolimery. Są to majstersztyki natury. I to nie jest przenośnia- to dosłownie mikromonumenty, które zachwycają pod każdym względem w jaki możemy na nie patrzeć. Były na Ziemi na długo przed nami i zapewne będę na długo i po Nas. Właściwie bez nic życie w formie jaką znamy nie byłoby możliwe.

Z technicznego punktu widzenia białka, to wielkie (z kilkoma wyjątkami) struktury chemiczne, które zbudowane są z zestawu dwudziestu aminokwasów. Aminokwasy te tworzą białko, ponieważ połączone są ze sobą wiązaniami peptydowymi. Zawiało chemią?- może trochę. Wyjaśnijmy to sobie teraz na „chłopski rozum”, aby lepiej zrozumieć to o czym chciałbym pomówić w tym artykule.

Co to aminokwas? Są to pewne związki chemiczne o specyficznej, stosunkowo prostej budowie. Każdy szanujący się aminokwas musi posiadać- grupę aminową (czyli atom azotu, który połączony jest z dwoma atomami wodoru); grupa aminowa musi być połączona z atomem węgla, zwanym węglem „alfa” do którego z drugiej strony przyczepiona jest grupa karboksylowa (czyli atom węgla połączony z jednym atomem tlenu wiązaniem podwójnym, a z drugim atomem tlenu wiązaniem pojedynczym, gdzie tlen ten przyłączony ma jeszcze wodór). Do węgla „alfa” przyłączony jest jeszcze atom wodoru i na schemacie ugrupowanie „R”. Ugrupowanie „R” nie jest jakimś egzotycznym ugrupowaniem- to ogólne oznaczenie na wszystkie struktury jakie mogą być w tym miejscu przyłączone. Może tam znaleźć się inny atom wodoru, może znaleźć się atom węgla grupy metylowej, może znaleźć się atom węgla połączony dalej z grupą hydroksylową. Obojętnie co tam jest przyłączone, aminokwas jako „podstawową strukturę” ma grupę aminową i grupę karboksylową przyłączoną do węgla alfa- wyjątkiem jest prolina, ale darujmy sobie omawianie wyjątków.

Budowa aminokwasów jest przedziwna. Z jednej strony posiada on grupę, która posiada w normalnych warunkach w wodzie ładunek dodatni (grupa aminowa), a z drugiej strony posiada on grupę, która w normalnych warunkach w wodzie posiada ładunek ujemny (grupa karboksylowa). Dodatkowe ładunki może posiadać łańcuch boczny (nasze „R”). Dzięki temu, w roztworze wodnym aminokwasy występują jako zwitterjony- czyli jony obojnacze- mimo że posiadają dwa ładunki w swojej cząsteczce (na grupie aminowej jest ładunek dodatni, a na karboksylowej ujemy), aminokwas jako taki jest cząsteczką obojętną, bo jedna grupa „znosi” sumaryczny ładunek drugiej.

W cząsteczce białka, aminokwasy łączą się ze sobą w długi łańcuch. Od tego jakie grupy boczne występują w takim łańcuchu, zależą właściwości i kształt białka. Zależy to tylko od grup bocznych (nasze „R”), ponieważ „trzon”, czy „podstawa” jest taka sama- są to wiązania peptydowe.

Wiązanie peptydowe jest równie przedziwnym wiązaniem chemicznym, o fantastycznych właściwościach. Z punktu widzenia chemii, jest to wiązanie amidowe. Powstaje ono pomiędzy dwoma aminokwasami- a dokładniej między grupą karboksylową jednego, a grupą aminową drugiego aminokwasu. W kontekście biochemii i chemii białek o wiązaniu amidowym mówi się jako o wiązaniu peptydowym, ale to nazwa jednego i tego samego wiązania. Darujemy sobie omawianie mechanizmu powstania wiązania peptydowego- zostawmy to chemikom. Przyjrzyjmy się jego niezwykłe j strukturze.

Atom tlenu połączony wiązaniem podwójnym do atomu węgla „dawnej” grupy karboksylowej, a ten atom węgla połączony do atomu azoty „dawnej” grupy amidowej. Niesamowite możliwości! Z teoretycznego punktu widzenia atom węgla grupy karboksylowej połączony jest z atomem azotu wiązaniem pojedynczym. Gdyby tak było, możliwa byłaby rotacja dookoła tego wiązania. Molekuły rotują- kręcą się dookoła wiązań pojedynczych. Trochę to tak łopatki miksera- mikser to jedna część cząsteczki, a wirująca łopatka zanurzona w np. bitej śmietanie to druga część. Prosty, metalowy kawałek łączący łopatkę i mikser możemy wyobrazić sobie jako wiązanie, które umożliwia obracanie się łopatki w cieśnie. Tak samo powinno być w wypadku wiązania peptydowego- powinno się ono kręcić. Tak się jednak nie dzieje. Dzięki unikalnemu połączeniu i „usadowieniu” atomu tlenu grupy karbonylowej i atomu azotu dawnej grupy aminowej w tak bliskiej odległości, częściowo wiązanie pojedyncze między atomem węgla a azotu, staje się wiązaniem podwójnym. I rotacja w tym wypadku przestaje być możliwa. Wiązanie staje się płaskie jak stół. Nie jest już możliwa jego rotacja wokół własnej osi.

Białka zbudowane są właśnie z takich „elementów”, czyli aminokwasów, które połączone są płaskim i stosunkowo trwałym wiązaniem peptydowym. Jest ono dość sztywne co powoduje, że białka jako tako mogą utrzymać swój stały kształt. Zależy on oczywiście od obecności grup pobocznych aminokwasów.

W roztworze wodnym, zsyntezowane białko przypomina trochę unoszącą się nitkę z koralikami na niej, która może się zwijać, skręcać, rozkręcać, obracać i przyjąć prawie każdy kształt. Fachowo nazywa się to kłębkiem statycznym. Białko, aby mogło pełnić swoją funkcję nie może oczywiście „wyglądać” jak mu się podoba. Zwija się ono bardzo szybko w odpowiednią i ściśle zdefiniowaną strukturę. Każda cząsteczka pepsyny, czy hemoglobiny, czy albuminy wygląda zawsze tak samo (pod warunkiem, że jest prawidłowo zsyntezowana). Białko zwija się tak na skutek oddziaływania grup bocznych ze środowiskiem, z samymi sobą, dzięki obecności mostków disiarczkowych i wielu innych czynników. Jest to poważny problem, nad którym naukowcy cały czas pracują, aby móc w pełni go opisać.

Ponieważ naukowcy sami nie wiedzą jak to się do końca dzieje, że białko przyjmuje w końcowym efekcie zawsze taki sam kształt, my też nie będziemy się tym zajmowali. Przejdziemy do momentu, kiedy mamy już gotowe, w pełni ukształtowane białko. Zakładamy, że ma ono taki kształt jaki powinno posiadać, ewentualnie posiada on grupy prostetyczne (czyli takie które pierwotnie nie należały do białka, ale przyłączyły się do niego w określonym miejscu) i posiada zdolności katalityczne.

Nie każde białko oczywiście musi posiadać grupę prostetyczną. Nie każde białko musi też brać udział w reakcjach chemicznych w komórce. Niektóre białka odpowiadają tylko za transport substancji (np. hemoglobina transportuje tlen), inne odpowiadają za budowę struktur komórkowych (np. miozyna). Część białek bierze jednak udział w katalizowaniu reakcji chemicznych.

Co to oznacza? Niektóre reakcje chemiczne zachodzą bardzo szybko. Nie potrzebują one pomocy. Inne natomiast zachodzą bardzo wolno- na tyle wolno, że organizm bez „wspomagania” nie mógłby funkcjonować. Dzieje się tak dlatego, że w znakomitej większości przypadków do zajścia reakcji, substraty muszą ułożyć się względem siebie w odpowiedniej odległości. Muszą „obrócić” się do siebie jak najbardziej korzystnie. Ich zderzenie musi być wymierzone z taką energią by mogła zajść reakcja- musi być na tyle duża, że przy zderzeniu cząsteczki po prostu nie odskoczą od siebie. Energia nie może być też zbyt duża by cząsteczki porozpadały się podczas zderzenia.

Nie jest o to tak łatwo w gąszczu wielu setek, a nawet tysięcy najróżniejszych cząsteczek. Białka, a dokładniej enzymy- są to białka biorące udział w reakcjach- mają za zadanie „łapać” cząsteczki, odpowiednio je względem siebie ustawiać, pomóc im w zderzeniu i zajściu reakcji chemicznej, która normalnie zachodziłaby np. 1 raz na sekundę, a w obecności białek zachodzi np. 10 tysięcy razy na sekundę.

Wiele osób twierdzi, że najwspanialsza funkcją białka jest to, że ma możliwość „sterowania” reakcją chemiczną. Bez wątpienia tak jest. Moim zdaniem jednak, tą „fajniejszą” cechą białek jest fakt, że potrafią one „złapać” cząsteczki.

Zróbmy eksperyment. Połóż przed sobą na stole długopis. Teraz za pomocą tylko jednego palca podnieś go i napisz na kartce swoje imię. Możesz w tym celu użyć tylko i wyłącznie jednego palca- aby złapać długopis i napisać swoje imię. Trudne? Chyba niemożliwe. Teraz zaangażujemy w ten proces dwa palce. Pamiętaj, by nie opierać długopisu w „zgłębieniu” między kciukiem, a palcem wskazującym. Spróbuj teraz napisać swoje imię. Da się? Da, ale nie wygląda to najładniej. Teraz zrób to samo  tak, jak robisz to zawsze- złap długopis tak jak jest ci wygodnie.

Ilu palców i elementów ręki użyłeś? Ja potrzebuję do tego kciuka, palca wskazującego i środkowego, oraz wgłębienia między kciukiem i palcem wskazującym.

Enzymy działają tak samo. Muszą one pochwycić cząsteczkę, która ma ulec reakcji w co najmniej trzech miejscach. Zapewnia to stabilność w „trzymaniu” jej oraz możliwością jej dowolnego obracania w przestrzeni. Oczywiście można zaangażować więcej niż 3 punktu podparcia, ale 3 to minimum, by cząsteczka była pochwycona pewnie i na tyle stabilnie, by przypadkiem nie wyślizgnąć się z objęć enzymu.

Czy jest to takie niesamowite? Przecież co to za problem by chwycić cząsteczkę nawet w 3 miejscach. Wystarczy, by element enzymu, który odpowiedzialny jest za złapanie cząsteczki miał odpowiedni kształt i właściwości. My też przecież nie mamy problemu z pochwyceniem długopisu, który leży sobie na biurku. Co w tym niesamowitego?

Wyobraź sobie teraz basen z wodą. Wchodzisz do tego basenu i pływa w nim bardzo wiele ryb. Jedne mniejsze, drugie większe, ale jest ich wiele i są z różnych gatunków (mają różny kształt, pływają z różną szybkością, są spokojniejsze, lub bardziej wystraszone). Masz za zadanie teraz pochwycić za pomocą jedynie 3 palców rybę w takim zbiorniku. Oczywiście wszystkie pływają. Obijają się o ciebie. Jeśli byłaby tam duża ryba np. rekin (oczywiście jeśli by cię nie zjadł) po uderzeniu w ciebie, zmieniłby twoją trajektorię. Ty również w celu złapania tej jednej, konkretnej ryby musisz machać rękami, nogami i wyginać się tak by po pierwsze zbliżyć się do niej, a następnie złapać ją za pomocą trzech palców i najlepiej przysunąć jak najbliżej ciała by nie uciekła.

Te porównanie jest bliższe prawdy tego jak wygląda praca enzymu.

W roztworze wodnym w komórce mamy setki substancji. Cząsteczka enzymu na ślepo przemierza wnętrze komórki i „szuka swoim” cząsteczek. Cały czas jest bombardowana z różnych stron- odpychana i przesuwana. A do tego, za pomocą małego swojego fragmentu musi pochwycić inną cząsteczkę. Cząsteczka ta też się porusza, jej struktura wiruje (tak jak już wcześniej mówiliśmy). Cząsteczka ta przepycha się między innymi, zderza i „kręci się” jak niespokojne dziecko.

W momencie pochwycenia ją przez enzym ten szybko zmienia swój kształt tak, by jak najmocniej pochwycić cząsteczkę (czyli tak, by oddziaływania enzym- cząsteczka były jak najsilniejsze) i stara się ją odizolować od środowiska na czas reakcji, aby przypadkiem inna rozpędzona cząsteczka nie wybiła ją z uścisku. Enzym tak dopasowuje się do kształtu cząsteczki, aby jak najsilniej ją złapać, ale również tak, by móc nią manipulować w przestrzeni. Wszystko w nieustającym ruchu wszystkich elementów, drganiu wszystkiego dookoła, ciągłych zderzeniach i pląsaniach.

Trochę to tak, jakby próbować utrzymać przerażoną żabę w rękach, siedząc podczas sztormu na bujającej się tratwie na środku oceanu. A pamiętajmy, że enzymy robią to co ułamek sekundy, zamieniając miliardy cząsteczek różnego rodzaju w inne cząsteczki w każdej sekundzie naszego życia. Dla nas jest to abstrakcja, której nie możemy sobie nawet wyobrazić- no bo jak coś takiego jak struktura białkowa w ciągu sekundy potrafi np. tysiąc razy przyłączyć się do tysiąca różnych cząsteczek, jedna po drugiej, dopasować się do tych cząsteczek, przeprowadzić na nich odpowiednią reakcję, wypuścić je, związać się z kolejną i tak od setek to setek tysięcy razy w ciągu sekundy. Dla nas jest to magia. Dla enzymów- chleb powszedni.

Zapraszam do odwiedzenia strony na Facebook! 

Paradoks wody

Woda jest substancją niezwykłą. Chyba każdy o tym wie. Nie wchodząc w chemiczne/ fizyczne dyskusje, to właśnie głównie dzięki niej, życie jest możliwe i na niej się opiera. To już wystarczający fakt, dla którego możemy mówić o jej niezwykłości. Dziś nie będziemy zajmowali się jednak jej niezwykłością, ale skupimy się na jednym ciekawym fakcie. Pojęcie go, a raczej zrozumienie zajęło mi sporo czasu, stąd chciałbym go przybliżyć, bo być może są tutaj inne osoby, które mają podobny problem jak ja miałem.

Woda dysocjuje, a właściwie autodysocjuje. Co to oznacza? Dysocjacja jest procesem rozpadu cząsteczek określonego związku chemicznego na jony, pod wpływem jakiegoś czynnika np. rozpuszczalnika, ale może to być też wysoka temperatura. Przykładowo- chlorek sodu, czyli NaCl, po umieszczeniu w wodzie dysocjuje na kationy sodowe, oraz aniony chlorkowe- my obserwujemy to jako rozpuszczanie chlorku sodu. Dla sprostowania- cukier rozpuszcza się w wodzie, ale nie dysocjuje- rozpadają się jego kryształy, ale sama cząsteczka sacharozy nie rozpada się na drobniejsze (jest to podstawowy błąd, który wiele osób powtarza, a jakoś nauczycielom nie pali się go prostować).

Woda ma zdolność do autodysocjacji- oznacza to, że też może rozpadać się na jony, pod wpływem innych cząsteczek wody. Podobne zdolności ma siarkowodór, amoniak i kilka innych. W reakcji autodysocjacji (bo jest to reakcja chemiczna, a nie proces fizyczny!), dwie cząsteczki wody zderzają się, dzięki czemu jedna cząsteczka oddaje proton i staje się anionem hydroksylowym, a druga cząsteczka kradnie proton, tworząc kation hydroniowy.

Reakcja autodysocjacji ma przeogromne znaczenie- na jej podstawie opiera się cała skala pH. Każda reakcja chemiczna, pozostaje w pewnej równowadze. Określona ilość cząsteczek w każdej chwili rozpada się, a w tej samej chwili tyle samo cząsteczek łączy się. Przykładowo Jeśli na 100 cząsteczek wody, 20 ulegnie autodysocjacji (powstanie 10 jonów hydroniowych i 10 anionów hydroksylowych), to w tym roztworze, już obecne kationy i aniony (po 10 każdego rodzaju) ulegnie przekształceniu w obojętne cząsteczki wody. Równowaga oznacza nie to, że nie występują żadne reakcje- one występują, ale sumarycznie ilość dysocjujących cząsteczek odpowiada ilości cząsteczek które 'poszły' w drugą stronę. W każdej sekundzie w szklance czystej wody zachodzi bardzo wiele reakcji autodysocjacji i tyle samo reakcji przeciwnych, które ze zderzenia jonów dają cząsteczki obojętne.

Jest to istotny fakt, ponieważ na nim opiera się skala pH. Na podstawie reakcji autodysocjacji wody, można zapisać wyrażenie na stałą dysocjacji.  Stała dysocjacji w warunkach standardowych, dla idealnie czystej wody wynosi 3,23·10^-18. Chemik wie co to oznacza, a dla nas wystarczy wiedzieć, że taka mała wartość tej stałej, mówi o tym, że woda niechętnie dysocjuje- cząsteczka wody woli pozostać jako zwykła woda, niż zderzyć się z inną tworząc jony. Ale mimo tego, że stała jest tak mała i woda nie jest chętna do autodysocjacji, oto jednak na zachodzi. 

Na podstawie odpowiednich obliczeń, wiemy, że w idealnie czystej wodzie (w 1l), znajduje się po 10^-7 mola kationów hydroniowych i tyle samo anionów hydroksylowych. Dzięki temu, woda jako całość jest elektrycznie obojętna, bo tyle samo każdego z jonów daje sumarycznie ładunek obojętny. Mimo tego, że woda jako całość jest obojętna, przeglądając ją molekuła, po molekule, znaleźlibyśmy w litrze wody taką samą ilość kationów jak i anionów.

Wymyślono kolejne pojęcie- iloczyn jonowy wody. Nie wnikajmy co to takiego jest- ale zaznaczam, że nie wymyślono go z nudów! Po prostu przyjmijmy, że to określona wartość, która jest iloczynem (wynikiem mnożenia) stężenia kationów hydroniowych i anionów hydroksylowych w czystej wodzie (10^-7 razy 10^-7) i wynosi on 10^-14. Jest to wielkość mała i nie jest wygodna w użyciu. Wymyślono (z określonych powodów), że będziemy oznaczali iloczyn jonowy wody, jako ujemny logarytm dziesiętny z naszej wartości, czyli –log₁₀10^-14. Dzięki temu, 10^-14, przybrało bardziej ludzką formę po prostu 14. Wartość 14 jest określona dla danej temperatury! I to będzie bardzo ważne stwierdzenie dla naszych rozważań.

Co nam to dało? Po co się tak trudzić, żeby wyznaczyć liczbę 14?

Na tej podstawie stworzono skalę pH. Jest to skala mówiąca o kwasowości danego roztworu. Można mówić też o skali zasadowości roztworu- wtedy mamy do czynienia z pOH. Są to skale ściśle ze sobą korelujące. Skalę pH oznacza się jako ujemny logarytm ze stężenia kationów hydroniowych w wodzie, a skalę pOH jako ujemny logarytm ze stężenia anionów hydroksylowych w wodzie. Dzięki temu, można wyznaczyć jaka wartość odpowiada chemicznie czystej wodzie. Brzmi strasznie, ale w rzeczywistości są to proste rzeczy, a jeśli kilka razy użyje się tych wielkości, albo przerobi kilka zadań, wszystko staje się dziecinnie proste i ciekawe!

W czystej wodzie, jak wcześniej mówiliśmy, jest 10^-7 mola kationów hydroniowych (na 1dm³) i tyle samo anionów hydroksylowych. Policzmy, co na to skale pH i pOH:

Dzięki temu widzimy, że pH + pOH= 14. Czyli znowu pojawia się nam nasza 14! Dzięki temu wiemy, że gdy pH-metr pokaże nam wartość 7, mamy do czynienia z roztworem o obojętnym pH. Gdy pH-metr pokaże nam wartość mniejszą od 7, mamy do czynienia z roztworem kwaśnym (ma on więcej kationów hydroniowych), a gdy pH jest większe od 7 roztwór jest zasadowy (ma więcej anionów hydroksylowych). Stąd skala pH rozciąga się od 0, aż do 14.

I teraz bardzo ważna rzecz- nasza wartość 14 zależy od temperatury! Mało się ten fakt akcentuje, albo po prostu się o nim wspomni raz i tyle. A właśnie od tego zależy „paradoks”, że w wyższej temperaturze woda jest kwaśniejsza. I to jest właściwy temat tego artykułu.

Powszechnie wiadomo, że w wyższej temperaturze woda jest bardziej kwaśna. Tu pojawił się mój pierwszy problem- w jaki sposób woda może być bardziej kwaśna od samej siebie? Podczas autodysocjacji z 2 cząsteczek wody powstają jeden kation hydroniowy i jeden anion hydroksylowy. Więc ładunek dalej taki sam- nie ma ani więcej jednych kationów, ani więcej anionów. Więc w jaki przedziwny sposób woda nagle miałaby produkować więcej kationów hydroniowych? Nie umiałem tego zrozumieć, stąd przyjąłem za fakt, że wyższa temperatura= niższe pH= woda jest kwaśniejsza. Przykładowo powszechnie mówi się, że w 100 stopniach Celsjusza, pH wody spada do około 5,56.

Takie rozważania wprowadzały mnie w zakłopotanie, dopóki bardzo dobitnie nie przeczytałem zdania- iloczyn jonowy wody (nasze 14) zależy od temperatury! W wyższej temperaturze iloczyn jonowy jest odpowiednio mniejszy, i dla temperatury wrzenia, iloczyn jonowy wody wynosi 11,13, czyli po podzieleniu na 2, środek skali (czyli pH obojętne) wypada w okolicach właśnie 5,56. Woda pozostała obojętna, bo zmienił się iloczyn jonowy wody!

Niedoświadczony chemik, wkładając pH-metr do gorącej wody,  faktycznie odczyta na skali, że jest ona kwaśniejsza. Chemik z doświadczeniem, posłuży się kompensacją temperatury (czyli termometrem, który koryguje wyniki) i dzięki temu woda pozostanie obojętna, bo taka jest w rzeczywistości.

Mówienie, że woda jest kwaśniejsza w wyższej temperaturze jest prawdziwe, jeśli mówi się o tym w kontekście warunków standardowych! W rzeczywistości nie jest kwaśniejsza, bo iloczyn jonowy wody, a tym samym środek skali przesuwa się co daje pozorny efekt kwasowości. Z tego punktu widzenia, patrząc na wrzącą wodę, przez pryzmat pomiaru jej pH względem warunków standardowych, urządzenie faktycznie pokaże, że jest ona kwaśna, ale biorąc urządzenie, które uwzględni podwyższoną temperaturę, okaże się (co prawda), że jest ona obojętna. Tak oto w jednej zlewce, ta sama woda w tym samym czasie może być kwaśna i obojętna.

Mam nadzieję, że załapaliście to chociaż w minimalnym stopniu. Mnie to trochę zajęło, mam nadzieję, że wam pójdzie łatwiej!

Kent Hovind, kreacjonizm i inne pokemony.

Nie tak dawno trafiłem na Youtube.com na wykłady niejakiego dr Kenta Hovinda (mam nadzieję że tak się odmienia jego imię i nazwisko). Co mogę powiedzieć o tym wykładach? Jestem przerażony, zszokowany, zasmucony i rozdrażniony. W tym przydługawym artykule „siądę” na jednym z wykładów jakie Hovind zaprezentował. Wykład trwa dwie i pół godziny- zatrważająco długo jak na ilość manipulacji jakie zostały podane. Obejrzałem cały ten wykład (jest to DVD np. 1 pod tytułem „Wiek Ziemi” i całość możecie znaleźć pod linkiem: https://www.youtube.com/watch?v=_lKrE-L0G-8) i stwierdziłem, że nie mogę przejść obok tego obojętnie. Co prawda podjąłem się obejrzenia pozostałych wykładów z tej serii, ale w artykule skupie się głównie na pierwszym wykładzie- a dokładnie na jego małej części! Z czasem być może napiszę artykuły na temat kolejnych wykładów Hovinda. Wybaczcie, że poniżej omówię jedynie około 30 minut wykładu. Ale widząc ile stron zajęło mi opisanie tylko tych 30 minut, po dokładnej analizie ponad dwóch godzin materiału, artykuł byłby zbyt wielki i mało kto dotrwałby do końca.

Jeśli nie macie czasu poświęcić dwóch i pół godziny na wysłuchanie wykładu Hovinda bardzo się cieszę- nie warto. W artykule będę przytaczał konkretne wypowiedzi Hovinda i starał się je wyprostować. Kiedyś pewien czytelnik bloga napisał mi wiadomość, abym nie walczył z kreacjonizmem, ani z ludźmi którzy na siłę podkopują (nieudolnie) wartość i znaczenie nauki bo i tak nie wygram. Faktycznie- może i nie wygram z głupotą ogarniającą ten świat, ale zawsze można starać się wyjaśniać to co kreacjoniści przekręcają po swojemu i na siłę prezentują poglądy przeinaczone, przerobione, albo powołują się na fakty, które od dawna są odrzucone przez naukę. Nie będę rozpisywał się jak głupi jest kreacjonizm bo filmy Hovinda pokazują to lepiej. Ja chciałbym przeprowadzić polemikę z tym co pseudo doktor usilnie wpajał publiczności.

Zacznijmy od przedstawienia postaci Hovinda. Kent E. Hovind nie jest doktorem. Jest to tytuł który on używa, ale nie jest to prawdziwy tytuł naukowy. Nie jest też naukowcem za jakiego się podaje. Ukończył on jedynie nieakredytowany Midwestern Baptist College- czyli tak zwaną fabrykę dyplomów- każdy może tam pójść i po krótkim czasie dostać tytuł doktora edukacji chrześcijańskiej. Nie ma to nic wspólnego z tytułami doktora w zakresie biologii, chemii, biologii ewolucyjnej, czy jakiejkolwiek NAUKI. Mimo wszystko Hovind wygłasza poglądy, które jak sam przekonuje są poglądami naukowymi i stawia siebie jako autorytet naukowy (którym nie jest) w kwestiach ewolucji- mimo że nie jest tajemnicą, że żadnego przygotowania, ani nawet kursu z zakresu podstaw ewolucji nie przeszedł. W skrócie- jest on kreacjonistą, który wiedze na temat ewolucji zaczerpnął może z podręczników dla gimnazjalistów, ale przywłaszczył sobie prawo do krytykowania całej teorii ewolucji nie znając nawet jej szczegółów.

Cechą charakterystyczną Hovinda jest brak wiedzy- „fakty” jakie podaje są wyssane z palca i przeinaczone w sposób by brzmiały tak jak on chce. Faktycznie- jeśli ktoś nie zna teorii ewolucji z bardziej poważniejszych podręczników niż „Biologia dla pierwszej klasy gimnazjum” będzie miał wrażenie, że wszystko co Hovind mówi jest całkowitą prawdą. Niestety nie jest i postaram się to udowodnić na przykładzie tylko wstępu do jego wykładu.

Co bardzo mnie cieszy do 2017 roku Hovind będzie siedział w więzieniu za oszustwa podatkowe.

Ale przejdźmy do konkretnego filmu.

Głównym punktem filmu „wiek Ziemi” Hovinda są zagadnienia związane z ewolucją. Jak podaje osoba wprowadzająca do seminarium, „doktor” Hovind przedstawi dowody na to, że Ziemia nie powstała kilka miliardów lat temu (a jako poparcie będą dowody z Księgi Rodzaju). Robi się poważnie.

Wykład miał miejsce w 2003 roku, ale domyślam się, że od tamtego czasu niewiele zmieniło się w kwestii myślenia Hovinda i głoszonym przez niego poglądów co można potwierdzić wchodząc na strony które są jemu poświęcone. Wystarczy posłuchać też kreacjonistów, którzy jak mantrę powtarzają pierdoły opowiadane przez osoby takie jak Hovind. Co najśmieszniejsze, mało który kreacjonista jest w stanie podać chociaż podstawowe założenia ewolucji, ale nie przeszkadza to w jej krytyce.

Z początku Hovind przedstawia się- mówi już na wstępie, że wierzy w to, że Pismo Święte jest nieomylnym, natchnionym słowem Boga. Na prezentowanym slajdzie można znaleźć informacje, jakoby Całe Pismo przez Boga jest natchnione i pożyteczne do nauki, do wykrywania błędów, do poprawy, do wychowywania w sprawiedliwości. Już z pierwszym slajdem z wykładu można polemizować- Pismo święte nie jest książką naukową. Zawsze dziwi mnie dlaczego ludzie traktują te książkę jako coś nadzwyczajnego. Nie chodzi mi o krytykę religii, ale historie zawarte w Biblii są lekko mówiąc fantastyką niskich lotów. Jest to zbiór opowiadań, przypowieści, które zostały spisane przez setki osób na przestrzeni kilkuset lat. Nie jest tajemnicą że Biblię w dzisiejszej postaci kościół jako taki redagował kilkunastokrotnie wprowadzając poprawki mające na celu lepszą manipulacje ludźmi. Na slajdzie pisze wyraźnie, że Biblia jest pożyteczna do nauki- niestety nie ma w niej informacji na temat mitozy, prawach Keplera, strukturze DNA czy funkcji falowej- czytałem i nie znalazłem. Biblia jest też wykrywaczem błędów- nie rozumiem tego fragmentu… zaczyna świecić na czerwono jak znajdzie błąd? Biblia ma być też pożyteczna w wychowaniu w sprawiedliwości- pomijając fakt nawoływania do wszechobecnej nienawiści dla inności.

Mniejsza co Hovind myśli o Biblii, ale wiemy już, że cały wykład i jego przekonania są na niej oparte. Później Hovind mówi o celach wykładu: zwiększenie wiary w słowo boże, nawrócenie osób które nie są jeszcze zbawione, zmotywowanie osób wierzących do podejmowania działań dla boga. Uroczo.

Później są żarty prowadzącego- pominiemy. Następnie Hovind przedstawia siebie, swoją żonę, dzieci oraz to, co zrobiła jego mama po jego urodzeniu i inne rzewne opowiastki. Nuda. Warto wspomnieć że jak sam Hovind mówi- cała jego rodzina- żona, dwaj synowie, córka oraz żony synów i mąż córki pracują dla niego- w dziale księgowości, tworzenia wykładów, sklejania taśm filmowych itp. Niezła szajba. Nie mogę powstrzymać się też od skomentowania sposobu pozyskiwania pieniędzy przez szajkę Hovinda. Jak sam przyznał, zanim zaczął swoją działalność „edukacyjną” powiedział bogu, że przestanie jeśli ten nie zapewni mu pieniędzy. Dowiadujemy się też, że bóg natchnął darczyńców, dzięki którym Hovind miał jak funkcjonować. I teraz albo jego córka, albo bóg władowali go za kratki- siedzi 10 lat za oszustwa podatkowe… córka w księgowości zapomniała zrobić przelew? A może to bóg. Pominę wstępy i przejdę do części wykładu poświęconemu wieku Ziemi.

Po 20 minutach gadania o niczym, Hovind atakuje podręcznik do pierwszej klasy (bo tylko taki przeczytał?) w którym jest napisane: Od czasu powstania, przed 4,5 miliardami lat, Ziemia bardzo się zmieniła. Ja nie widzę w tym zdaniu nic sprzecznego, ani nic niepoprawnego. Oczywiście w ciągu 10 sekund zostałem wyprowadzony z mojej błogiej nieświadomości- Ziemia przecież nie ma 4,5 miliarda lat. Hovind obiecuje, że zaraz przekona mnie jako widza tego smutnego spektaklu, że Ziemia nie może mieć 4,5 miliarda lat.

Dowiadujemy się, że słowo „wyewoluowało” (w kontekście: „życie wyewoluowało”) jest bardzo podchwytliwe. Hovind deklaruje, że odbył 77 debat na uniwersytetach (kto do cholery tam go wpuścił!?) i nauczył się je wygrywać w 5 minut. Przechodzimy teraz płynnie do części „naukowej”.

Hovind podaje, że ewolucja ma wiele znaczeń. Tylko 1 znaczenie według niego ma naukowe wytłumaczenie w które podobno on sam wierzy, a pozostałe 5 znaczeń nie jest naukowych.

Dodaj napis

Pierwsze znaczenie według Hovinda, to „Ewolucja Kosmologiczna”, która mówi o pochodzeniu czasu, przestrzeni i materii, tzw. Wielki Wybuch. Oczywiście hipoteza Wielkiego Wybuchu jest błędna BO Bilbia mówi, że na początku Bóg stworzył niebo i ziemię. To jest jego krytyka hipotezy Wielkiego Wybuchu. Następnie jest wymijająco- przestrzeń ma trzy wymiary (nie prawda- czwarty wymiar jest czasowy), trójca święta ma trzy osoby, materia ma trzy stany skupienia (nie prawda- znamy 4 stany skupienia), a zawarte jest to rzekomo w słowach na początku, które obalają Wielki Wybuch, bo jak Hovind mówi, nie mógł mieć on miejsca bo i materia i czas musiałyby powstać w jednym czasie z niczego. Koniec jego naukowego wyjaśniania o tym jak błędny jest Wielki Wybuch. W skrócie- słowa w Biblii na początku obalają CAŁĄ teorią Wielkiego Wybuchu. Żart?

Dalej wyróżniony jest kolejny typ ewolucji- Ewolucja Chemiczna. Na slajdzie widzimy podpis- Jeśli przy Wielkim Wybuchu powstał wodór i hel, jak wyewoluowało 105 pozostałych pierwiastków? Najwidoczniej nie doczytał (on i pozostali kreacjoniści) drugiej strony podręcznika do fizyki. Hovind mówi, że wyjaśnienie naukowe mówi o syntezie jądrowej która produkuje pierwiastki do żelaza, a nie dalej, a w końcu znane są ciężkie pierwiastki. Niestety nie doczytał on o wybuchach supernowych. No trudno- wystarczy podręcznik do liceum z fizyki, aby dowiedzieć się co to jest nukleosynteza i poznać szczegóły powstania cięższych od żelaza pierwiastków.

Następnie Hovind mówi o Ewolucji Gwiezdnej. W skrócie o tym jak powstają gwiazdy i planety i jak sam on mówi- nikt nigdy nie widział powstającej gwiazdy. Nie wiem czy już się śmiać czy płakać. Hovind mówi, że obserwujemy wybuchy gwiazd- on sam mówi o supernowej, ale nie doczytał, że to one produkują ciężkie pierwiastki! Mniejsza z tym. Mówi on o obserwowaniu wybuchów, ale nigdy nikt nie widział powstającej gwiazdy. Jakim nieukiem trzeba być, by zakładać, że formowanie gwiazdy- czegoś co waży miliardy miliardy miliardów ton ma trwać ułamek sekundy- tyle co wybuch supernowej. Zostajemy poinformowani, że nikt nie udokumentował powstania gwiazdy. Raczej nie jest to dziwne, jeśli przeczyta się cokolwiek na temat gwiazd- ich masa, wielkość i czas jaki potrzebują do powstania. Nikt nie żył dostatecznie długo by móc zaobserwować narodziny czegoś takiego jak gwiazda!

Czwarte znaczenie to Ewolucja Organiczna- czyli pochodzenie życia. Hovind próbuje kolokwialnie wcisnąć publiczności, że człowiek pochodzi od kamienia. W takie coś chyba nikt nie uwierzy, a żaden naukowiec się z tym nie zgodzi. Nie zostaje ten wątek jednak rozwinięty dalej.

Piąte znaczenie to Makro- Ewolucja- czyli „przemiana jednego rodzaju zwierzęcia w inny”. Hovind podaje ulubiony przez kreacjonistów przykład- czy widzieliście kiedyś psa, który powiłby nie-psa? Dlaczego kreacjoniści chcą w tak tandetny sposób przedstawić ewolucję? Nikt związany z nauką, nigdy! Nie mówił o tym, że z jednego zwierzęcia może wyjść drugie- inaczej- nikt nigdy nie twierdził, że pewnego ciepłego południa małpa powiła człowieka. To kreacjoniści tak przedstawiają całą praktycznie ewolucje gatunków, ale jest to nie prawda i żaden naukowiec się z takim przedstawieniem sprawy nie zgodzi! Mimo wszystko kreacjoniści dalej uważają że jest to ich koronny argument, że teoria ewolucji jest w błędzie… mimo, że teoria ewolucji nawet nie dopuszcza takiej możliwości.

Następnie Hovind urządza quiz- mamy psa, wilka, kojota i banana- które z nich nie pasuje do reszty? Oczywiście odpowiedź banan jest poprawna. Następnie dowiadujemy się, że profesorowie uważają że wszystko „jest tego samego rodzaju”. Nie do końca wiem co autor miał na myśli, ale wydaje mi się, że chodzi o zagadnienie wspólnego przodka. Oczywiście- wilk, pies i kojot do banana raczej nie mają nic wspólnego. Ale schodząc odpowiednio nisko- do genów można znaleźć brzydko mówiąc zajebiście dużo podobieństw. Schodząc po drzewie filogenetycznym w bardzo odległej przeszłości dojdziemy do momentu wspólnego przodka banana z podanymi zwierzętami. Pokrewieństwo zatrważająco dalekie, a wspólny przodek bardzo odległy, ale jednak istnieć musiał na co wskazuje wiele rzeczy- zaczynając od budowy komórkowej organizmu, przez geny (różne dla tych organizmów, ale biochemicznie identyczne), czy chociażby same procesy komórkowe- oddychanie komórkowe, cykl Krebsa, przemiany biochemiczne. Przypadek, że wilk, kojot i banan mają takie same te procesy? Nie- po prostu mają wspólnego przodka, nawet jeśli jest on bardzo daleki.

Ostatnim określeniem podanym przez Hovinda jest mikroewolucja- wariacje w ramach jednego rodzaju. Z tego co zrozumiałem chodzi o to, że w obrębie jednego rodzaju np. psów mogą wystąpić i duże i małe psy. Co w tym dziwnego? Nie wiem. Hovind mówi, że to nie jest ewolucja. Nie jest to zaskakujące, bo faktycznie fakt istnienia i dużych i małych psów w obrębie jednego rodzaju nie jest związane w żaden sposób z ewolucją! Jest to myśl rzucona od tak, która w kontekście starania się o pogrążenie ewolucji idealnie pasuje by wprowadzić więcej zamętu.

Przechodzimy teraz do wieku Wszechświata i Ziemi.

Hovind w charakterystyczny, kpiący sposób mówi, że prawdopodobnie 18-20 miliardów lat temu cała materia została ściśnięta do punktu mniejszego od kropki na końcu tego zdania. Następuje wymowne milczenie, głupia mina i rechot publiczności. Pada jeszcze pytanie „czy wiecie, że ścięli drzewa aby to wydrukować” (o podręczniku naukowym). Kolejny głupawy rechot kreacjonistów. Pomijam fakt, że drzewa ścinali też do drukowania Biblii.

Hovindowi po prostu nie podoba się idea, że Wszechświat powstał z nicości na skutek wybuchu. Hovind pokazuje swoją pełną ignorancję mówiąc „pewnego dnia wybuchłą nicość i o to tu jesteśmy”. Mam nadzieję, że Wy- czytelnicy mojego bloga, znacie fachowe podejście do tematu. Podsyłam link do mojego artykułu w pełni naukowego o tym jak wyglądał Wielki Wybuch i dlaczego nie był wybuchem, co próbuje wcisnąć nam Hovind.

Może już zauważyliście- strategią kreacjonistów jest nadmierne upraszczanie wszystkiego. Przedstawiając Wielki Wybuch jako „wybuch nicości” faktycznie sprawia to wrażenie czegoś śmiesznego. Dopiero studiowanie literatury, poszukiwania odpowiedzi, czy spotkanie z prawami fizyki i równaniami matematycznymi, po długim czasie, dokładnym przestudiowaniu, dają mglisty obraz jak to wygląda, ale wyraźnie pokazują, że nadmierne upraszczanie tak ukochane przez kreacjonistów jest dziecinadą. Brak im argumentów naukowych- jedyne co robią to uproszczenie i wyśmianie, tak by wyglądało to zabawnie. Wystarczy chociaż minimalnie poszperać w podręcznikach, aby przekonać się, że tylko kreacjoniści mówią „wybuch nicości”. Żaden szanujący się naukowiec nie wypowie takiego zdania obarczonego wieloma błędami.

Na tym skończę analizę obiecanego fragmentu wykładu. Jest to zatrważające. Około 20 minut i tyle przekłamań, niedomówień czy po prostu zmyślonych rzeczy. Jeszcze gorzej, że wykładów takich jest więcej i każdy naszpikowany jest podobnymi kretynizmami.

Nie mam nic przeciwko polemice kreacjonizm- nauka jeśli dyskusja odbywa się na poziomie na którym jedna i druga strona ma batalie dowodów naukowych za i przeciw każdej z teorii. Na szczęście dla świata i nieszczęście dla samego siebie, kreacjonizm propagowany jest przez idiotów. Tak- trzeba to nazywać po imieniu. Osoby które propagują kreacjonizm nie mają żadnych podstaw naukowych do jakiejkolwiek dyskusji. Wszystko opierają na dogmatach sprzed kilkuset lat, przekłamanych faktach, albo na nadmiernym uproszczaniu wszystkiego. Jest to przerażające. Śmieszne w gruncie rzeczy, ale straszne jak można dać się zmanipulować. Wiem, że mogą posypać się gromy, że naukowcy manipulują wciskając wszędzie Wielki Wybuch oraz to że ewolucja jest faktem. Przynajmniej naukowcy podają dowody… a nie Biblię jako jedyne źródło prawdy.

Tekst miał za zadanie jedynie przytoczyć to, że istnieją na świecie osoby jak Hovind- i jest ich bardzo dużo. Miał pokazać myślenie kreacjonistów oraz jak łatwo można niewyedukowanym tłumem manipulować. Nie miałem na myśli obrażania uczuć religijnych (i tak mam je w poważaniu), ale o pokazanie, że obok poglądów kreacjonistycznych oraz retoryce stosowanej przez osoby takie jak Hovind nie można przejść obojętnie.

Przypominam o ankiecie na logo strony ;) ==> prawa strona ;)

Zapraszam do odwiedzenia FB!

Czy Kent by się z tym zgodził? 

Czym był Wielki Wybuch?

Wiem, że jest to ilustracja komórki. Ale zdjęcie to nie znalazło
się tutaj przypadkowo ;-)

Zanim cokolwiek zaczniesz czytać- po prawej stronie tekstu jest pasek zakładek. Zachęcam do wybrania pierwszej zakładki po prawej i kliknięcia głosu w mini ankiecie. Dziękuję. ;-)

A co mi tam. Długo nie chciałem publikować tego artykułu, ponieważ jest on częścią znacznie szerszej opowieści nad którą pracuję, ale postanowiłem, że podzielę się z Wami przynajmniej częścią tekstu, z którego naprawdę jestem dumny, ponieważ myślę, że udało mi się w sposób w miarę prosty przedstawić bardzo ważne i trudne do zrozumienia zagadnienie jakim jest Wielki Wybuch. Dla krytyków- jestem w 100% autorem poniższego tekstu. Mam nadzieję, że z podobną satysfakcją jak ja przejdziecie przez zagadnienie Wielkiego Wybuchu i przynajmniej w małym stopniu poznacie jego prawdziwą naturę. 

Na początku nie było nic, ani materii, ani energii, żadnych oddziaływań, żadnego dźwięku, błysku ani trzasku. Czas nie płynie- on po prostu nie istnieje. „Nagle znikąd pojawia się kula ognia, mniejsza od atomu i zaczyna się szybko rozszerzać”- oto pierwsza pułapka, która czeka nas w trakcie odkrywania czym był Wielki Wybuch. Po pierwsze nie było żadnego ognia- skąd miałby się on wziąć, jeśli nie było w tedy nawet atomów, które są składnikami ognia? Po drugie (ważniejsze!) nie było żadnej kuli. Ludzie często wyobrażają sobie Wielki Wybuch jako zdarzenie punktowe, które miało miejsce w określonym miejscu we Wszechświecie. To jest podstawowy błąd, który nastręcza w toku dalszych przemyśleń wielu paradoksów. Wielki Wybuch nie mógł być  punktowym wydarzeniem w przestrzeni- bo przestrzeni nie było. Musimy zdać sobie sprawę, że przed zajściem najważniejszego zdarzenia jakie miało miejsce, nie było nic. Dosłownie nic. 

Nie było czasu, ani przestrzeni w której coś mogło by się rozegrać. Podobnie utożsamianie Wielkiego Wybuchu jako gigantycznej eksplozji jest błędem, ponieważ sugeruje nam, że coś musiało wybuchnąć, a cała reszta dzięki temu mogła się rozszerzać. Takie myślenie po pierwsze narzuca nam tezę, że cała reszta rozszerzała się w gotowej przestrzeni, oraz co gorsza narzuca nam istnienie ‘centrum Wszechświata’, a jak wiadomo takie centrum nie istnieje. Wielki Wybuch zatem nie był punktową eksplozją. Powinniśmy go bardziej utożsamiać jako gwałtowne rozszerzanie się całej przestrzeni. W najbardziej pierwszym ze wszystkich momentów w historii Wszechświata, gdy z ‘nicości’ wyłoniła się przestrzeń zaczęła się ona bardzo szybko rozszerzać we wszystkich wymiarach- przyjmujemy, że oprócz naszych 3 wymiarów przestrzennych i jednego czasowego istnieją inne wymiary co potem wyjaśnia nam tak niską wartość siły grawitacji obecnej w naszym Wszechświecie. W momencie, gdy z nicości wyłoniła się osobliwość, która powstała bez powodu zaczęła się historia Wszechświata. Mówię tutaj, że zjawisko to nie miało przyczyny, ponieważ fluktuacje kwantowe jakie w tedy musiały zaistnieć zdarzają się czasem bez określonej przyczyny i celu. Jedno jest pewne- to co wtedy powstało było tworem, którego nie potrafimy i przez bardzo długo czas nie będziemy mogli sobie nawet wyobrazić.

Przestrzeń zaczęła się szybko rozszerzać. W powstałej wtedy „przestrzeni”- znacznie mniejszej od pojedynczego atomu- obecna była bardzo silnie skondensowana energia. Na samym początku nie istniała żadna materia, ponieważ warunki jakie wtedy panowały „rozpuściłyby” nawet najmniejsze i najtrwalsze cząstki elementarne. Bardzo ciężko jest opisywać zjawiska jakie zachodziły w momencie Wielkiego Wybuchu, ponieważ działy się one bardzo szybko w obecności nadzwyczajnie wysokich temperatur, ciśnień oraz gęstości, ale postaramy się prześledzić krok po kroku co działo się w pierwszych sekundach po Wielkim Wybuchu.

Tak jak już było powiedziane- na początku nie było nic. Z tego ‘nic’ wyłoniła się niesamowicie mała przestrzeń, wypełniona energią o potężnej temperaturze i gęstości. Dopiero od momentu wyłonienia się z nicości tej małej, gorętszej o tryliardy tryliardów stopni niż wnętrze Słońca struktury, możemy mówić, że zaczął płynąć czas, jaki my znamy. Stan tej struktury był bardzo niestabilny i nie mógł trwać wiecznie… stąd trwał zaledwie 10^-43 sekundy. W czasie Plancka -czyli właśnie w czasie od 0 do  10^-43 sekundy- z energii uformowały się cztery podstawowe siły natury, złączone w jedną supersiłę. Tymi czterema siłami były: siła grawitacji, oddziaływania elektromagnetyczne oraz dwa rodzaje sił jądrowych- silnych i słabych. W okresie 0- 10^-43 sekundy, w tym szczególnym okresie w dziejach Wszechświata, który już nigdy potem nie nastąpił i prawdopodobnie tak się nie stanie, wszystkie te siły były złączone w jedną wielką siłę. Dzisiaj stan złączenia tych oddziaływań w jedno nazywa się teorią wielkiej unifikacji (GUT) (z wyłączeniem siły grawitacji, która do GUT się nie zalicza, ale w okresie chwili po Wielkim Wybuchu, była ona prawdopodobnie połączona z trzema siłami, które są już w teorii GUT uwzględnione). Teoria ta łączy w sobie chromodynamikę kwantową (teorię opisującą oddziaływania silne czyli teoria kwantowa pola) oraz teorię oddziaływań elektrosłabych (teorię mówiącą o oddziaływaniach elektrosłabych i elektromagnetycznych). Według symetrii GUT teoria oddziaływań elektrosłabych opisuję wpływ tych oddziaływań na wszystkie cząstki będące fermionami (cząstki materii tj. kwarki), które zgodnie z chromodynamiką kwantową wymieniają między sobą cząstki zwane bozonami (gluony, bozony pośredniczące, fotony).

Ponieważ atmosfera jaka panowała w chwili istnienia supersymetrii GUT nie pozwalała na istnienie materii po okresie Plancka (czyli w czasie 10^-43 – 10-³⁶ sekundy) nastąpił rozłam czterech oddziaływań. Pierwsza oddzieliła się grawitacja (jest to poza GUT- pamiętajmy, że GUT nie ujmuje w sobie siły grawitacji, mimo wszystko prawdopodobnie była ona włączona w jedną supersiłę). Reszta pozostała spleciona w dalszym ciągu (to już jest typowo GUT). W tym momencie należy zająć się przez chwilę hiperprzestrzennością Wszechświata. W momencie wyłonienia się z nicości przestrzeni, możemy mówić, że przestrzeń ta była wielowymiarowa. Możemy tak mówić- bo tak faktycznie było! Początkowa przestrzeń zawierała prawdopodobnie dziesięć wymiarów. W momencie gdy istniała jeszcze symetria GUT, w temperaturze ponad 10³²K dziesięć wymiarów przenikało się, ale w momencie oddzielenia się od GUT siły grawitacji dziesięć wymiarów również uległo załamaniu. Z dziesięciowymiarowej przestrzeni pozostała czterowymiarowa, jaką dzisiaj znamy i w której żyjemy. Pozostałe sześć wymiarów prawdopodobnie uległo niewyobrażalnemu zwinięciu i jedynym kontaktem z tamtymi wymiarami są struny, które opisuje teoria superstrun.

W kolejnym przedziale czasowym trwającym od 10^-36 do 10^-35 sekundy oddzieliły się od siebie pozostałe oddziaływania- jako kolejne oddzieliły się oddziaływania silne, a splecione pozostały ze sobą oddziaływania słabe i elektromagnetyczne (nazwane oddziaływaniami elektrosłabymi)- nastąpił rozłam chromodynamiki kwantowej oraz oddziaływań elektrosłabych. Na samym końcu nastąpił rozłam oddziaływań jądrowych słabych od oddziaływań elektromagnetycznych. Teraz kiedy mamy już podwaliny całego Wszechświata zaczęła się nowa era- era inflacji kosmologicznej. W tym momencie chciałbym pomówić na temat podstawowych czterech siłach rządzących Wszechświatem i sześciu liczbach, które stanowią rusztowanie rzeczywistości.

Zacznijmy jednak od omówienia oddziaływań. Pierwszą weźmy grawitację, ponieważ ona jako pierwsza oddzieliła się od symetrii GUT. Obok elektromagnetyzmu jest to oddziaływanie, które ma nieograniczony zasięg w przestrzeni. Po prostu oddziałuje bez ograniczeń odległościowych. Pomimo tego, że zasięg oddziaływania grawitacyjnego jest nieskończony (co oznacza, że przedmioty ustawione od siebie w nieskończonej odległości między nimi i tak na siebie oddziałują grawitacyjnie), grawitacja jest najsłabszą siłą. Gdyby porównać ją do oddziaływania najsilniejszego (zwanego silnym), którego wartość przyjmiemy za 1, grawitacja w takim wypadku oddziałuje 10³⁸ razy słabiej. Każde znane oddziaływanie posiada swój własny nośnik. Z wyjątkiem grawitacji, znamy nośniki oddziaływań silnych, słabych i elektromagnetycznych. Nie wiemy, czy grawitacja posiada swój nośnik, ale podejrzewamy, że w istocie istnieją nośniki siły grawitacji i nazywamy je grawitonami. Grawitony zachowywałyby się podobnie jak fotony w oddziaływaniach elektromagnetycznych- rozchodziłyby się w przestrzeni, tworząc swoistą falę, czyli odkształcenie przestrzeni. Teorie zakładają, że każdy obiekt mający masę wytwarza dookoła siebie pole grawitacyjne- podobnie jak naładowany elektron roztacza dookoła siebie pole elektrostatyczne. Pole to zbudowane jest z kwantów będących właśnie hipotetycznymi cząstkami- grawitonami. Kwanty, w tym wypadku grawitony, są to najmniejsze porcje energii, czy najmniejsza porcja czegoś co może z czymś innym oddziaływać. Z obecnego stanu wiedzy wynika, że grawitacja może jedynie przyciągać obiekty do siebie, ale cały czas prowadzone są badania nad hipotetycznym zjawiskiem odpychania się obiektów, przez oddziaływania grawitacyjne.

Prawdopodobnie kolejne oddzieliły się oddziaływania silne. Jak sama nazwa wskazuje są to najsilniejsze ze znanych nam oddziaływań, ale działają na małe odległości bo zaledwie na odległości 10^-15m- nie dalej niż obrąb protonu albo neutronu. Nie bez powodu wspominam tutaj o protonach i neutronach, ponieważ to właśnie w ich wnętrzach możemy obserwować działanie oddziaływań silnych. Siły te działają wiążąco na kwarki, antykwarki i gluony, czyli dzięki tym siłą możliwe jest istnienie trójek kwarkowych wewnątrz protonów i neutronów. Kwarki sklejone są ze sobą, ponieważ bezustannie wymieniają się cały czas cząsteczkami nazwanymi gluonami. Gluony są to właśnie nośniki oddziaływań silnych. Kwarki „rzucają” w siebie różnymi gluonami, które tworzą pole sił kolorowych. Dlaczego pole sił kolorowych? Ponieważ każdy gluon przenosi ładunek kolorowy. Nie chodzi tutaj o kolor taki jaki my postrzegamy. Mówiąc, że gluon przenosi ładunek czerwony, nie oznacza to, że jest to jakieś oddziaływanie, które wygląda na czerwony. Kolor gluonów, podobnie jak zapach kwarków to pewne właściwości. Fizycy badający takie cząsteczki mają bardzo bujną wyobraźnie, stąd pewnie wzięli podobne nazwy. Ładunek koloru jest czymś podobnym do ładunku elektrycznego- jest właściwością cząsteczki. Kwarki wewnątrz protonu i neutronu bez przerwy wymieniają się gluonami, przez co same zmieniają swoje właściwości: neutron zbudowany jest z trzech kwarków: dwóch kwarków dolnych i jednego górnego. Kwarki wymieniając się gluonami przechodzą w swoje różne formy np. kwark górny przechodzi w kwark dolny i na odwrót, ale całość struktury pozostaje niezmienna.  

Wymiana gluonów w hadronach (inna nazwa dla protonów i neutronów) wiąże kwarki w nierozerwalną całość, co przejawia się niezwykłym zjawiskiem- w miarę oddalania się od siebie kwarków, oddziaływanie pola kolorowego nasila się. W „normalnych” warunkach im dalej znajdują się od siebie ciała, tym słabiej na siebie oddziałują. W oddziaływaniach silnych jest inaczej. Rozsuwanie kwarków od siebie powoduje naprężanie się pola sił kolorowych co przejawia się zwiększaniem jego energii. Jest to niezwykłe zjawisko, ponieważ chcąc rozerwać kwarki, produkujemy je: energia potrzebna na rozerwanie pola sił kolorowych jest tak wielka, że przekształca się w masę i w momencie rozsunięcia od siebie kwarków z dostarczonej energii „krystalizują” kwarki dopełniające i tworzą się nowe trójki kwarkowe.

Wyjaśniliśmy sobie co trzyma protony i neutrony same w sobie. Nie wspomnieliśmy o tym, że oddziaływanie silne trzyma protony i neutrony we wnętrzach atomów sklejone ze sobą. Jak już wspomnieliśmy wymianie gluonów towarzyszy zmiana kolorów cząstek, ale proton/ neutron jako całość pozostaje kolorowo obojętny. Istnieje jednak zjawisko wymiany gluonów między kwarkami dwóch różnych protonów i neutronów w obrębie jądra atomowego. Sąsiadujące ze sobą protony i neutrony wymieniają się gluonami, a ich kolor pozostaje obojętny. Pociąga to za sobą kolejne konsekwencje- większe jądra z wielką liczbą protonów i neutronów stają się niestabilne, ponieważ oddziaływania silne działają na bardzo niewielkich odległościach.

Pozostały nam jeszcze sklejone ze sobą oddziaływania słabe i elektromagnetyczne. Ich sklejony twór nazywamy oddziaływaniem elektrosłabym, które opisuje teoria Małej Unifikacji. Oddziaływania słabe oddzieliły się od oddziaływań elektromagnetycznych na samym końcu, ale czym są oddziaływania słabe?

Jest to oddziaływanie o drugiej najsłabszej (obok grawitacji) sile i najmniejszym zasięgu. Siła oddziaływania słabego jest około miliard razy słabsza od oddziaływania silnego. Ciężko jest wytłumaczyć, czym jest oddziaływanie słabe. Mniej więcej jest to oddziaływanie, które umożliwia zachodzenie niektórych rozpadów, tj. rozpad neutronu na proton, przez emisję specjalnej cząsteczki. Tą specjalną cząsteczką jest bozon W, a w innym wypadku może być to bozon Z. Są to cząsteczki przenoszące oddziaływania słabe. W tym momencie trzeba powiedzieć o kolejnej właściwości cząstek- o zapachu. Jest to kolejna właściwość, taka jak ładunek elektryczny, kolor czy spin. Wszystkie wcześniej omawiane oddziaływania (plus oddziaływanie elektromagnetyczne) odbywa się bez zmiany zapachu cząstki. Inaczej mówiąc, kwarki wymieniające się gluonami mogą zmieniać kolor, ale nie zmieniają zapachu. Żeby mogła nastąpić zmiana zapachu cząsteczki, potrzeba do tego rozpadu słabego, czyli pośrednika w postaci bozonu W albo Z. Możemy za przykład wziąć promieniowanie jądrowe beta, które jest najlepszym przykładem oddziaływania słabego. Jeden z dolnych kwarków neutronu, zmienia się na kwark górny, emitując przy tym bozon W^- , który prawie natychmiast zamienia się w elektron i antyneutrino.

Ostatnim typem podstawowych oddziaływań rządzących Wszechświatem są oddziaływania elektromagnetyczne, które podobnie jak oddziaływanie grawitacyjne ma nieskończenie daleki zasięg, a jego siła jest wyższa od energii oddziaływania słabego, ale niższa od oddziaływania silnego. Pośrednikiem oddziaływania elektromagnetycznego jest foton. Oddziaływanie to jest silnie widoczne między cząstkami naładowanymi takimi jak elektrony w atomie, które bez przerwy wymieniają się fotonami, ale mogą również pochłonąć foton spoza atomu, przez co zwiększa się ich energia i przeskakują na wyższe orbity atomu. Powrotowi elektronu na orbitę niższą towarzyszy emisja fotonu o określonej długości fali. Mówimy tutaj o długości fali, ponieważ foton w tym samym czasie zachowuje się jak cząsteczka i jak fala co tłumaczy korpuskularno- falowa teoria dualizmu. Fotony są między innymi odpowiedzialne za to, że możemy obserwować inne przedmioty. Fotony odbijają się od przedmiotów, a dzięki temu, że posiadają określoną długość fali wpadają do naszego oka i są wyłapywane przez receptory, dzięki czemu możemy zobaczyć kształt i barwę przedmiotu. Fotony odpowiedzialne są również za to, że odczuwamy ciepło Słońca.

Zanim przejdę do omawiania ery inflacji kosmologicznej chciałbym poświęcić jeszcze chwilę na uwagę „Sześciu liczbom” („Sześć liczb” to książka napisana przez Martin’a Rees’a w której dokładnie opisał on liczby i ich powiązania, które ja przedstawiam tutaj pobieżnie), które są swoistym przepisem naszego Wszechświata. W momencie gdy rozdzieliły się od siebie wszystkie oddziaływania i symetria GUT przestała istnieć ustaliły się wartości liczbowe pewnych liczb, które opisują dlaczego nasz Wszechświat wygląda tak, a nie inaczej.

Pierwszą ważną liczbą, jest liczba wyrażająca stosunek sił elektromagnetycznych do siły grawitacji. Można to przedstawić na zasadzie dwóch elektronów, znajdujących się w jakiejś odległości od siebie. Ponieważ elektrony oddziałują na siebie za pomocą swoich pól elektrostatycznych, starają się od siebie oddalić, ponieważ posiadają taki sam ładunek, a jak wiadomo- jednoimienne ładunki się odpychają. W tym samym czasie, z uwagi na fakt, że obydwa elektrony posiadają pewną masę, działa na nie siła grawitacji. Siła ta jest zdecydowanie za mała, aby przezwyciężyć oddziaływanie elektrostatyczne.

 Stosunek ten jest niewyobrażalnie  wielki, w porównaniu do innych wielkości i wynosi
N= 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000- co oznacza, że siła grawitacji jest o tyle razy mniejsza od oddziaływania elektrostatycznego. Gdyby stosunek ten był zaburzony o chociażby jedno 0 nasz Wszechświat nie byłby taki sam. Wiemy, że gdyby zabrakło w tym stosunku kilku 0, dzisiaj, nasz wszechświat byłby znacznie mniejszy. Zdarzają się jednak sytuacje, że to grawitacja przebija siły elektromagnetyczne i zaczyna przeważać i dominować. Podczas rozpatrywania obiektów małych takie jak atomy, ziarenka piasku, zwierzęta, czy nawet planety wielkości Ziemi, możemy pominąć wpływy grawitacyjne, ponieważ w skali małej dominują siły elektromagnetyczne. Jednak, gdy skalę powiększymy do rozmiarów Słońca, do głosu dochodzi grawitacja. W małej skali decydujące znaczenie mają ładunki elektryczne posiadane przez cząsteczki. Jak wiemy, oddziaływania grawitacyjne między cząsteczkami są tak małe, że praktycznie nie da się ich zmierzyć, natomiast cząsteczki potrafią silnie oddziaływać na siebie za pomocą pól elektrostatycznych. Zależnie od znaku ładunku cząsteczki, mogą się one odpychać, albo przyciągać. Grawitacja działa zawsze przyciągająca. Wraz ze zwiększaniem obiektu, zwiększa się ilość cząsteczek w jego wnętrzu. Każda kolejna cząsteczka to dodatkowa porcja masy, która generuje siły grawitacyjne. Gdy cząstek jest wystarczająco dużo- jak na przykład w Słońcu, ich wspólna masa jest tak wielka, że potrafią one generować siłę grawitacyjną, która może przeważać nad siłami elektrostatycznymi. Oznacza to, że Słońce powinno się skurczyć, pod działaniem siły własnej grawitacji. Stałoby się tak, gdyby we wnętrzu Słońca zwolniły procesy jądrowe, które wytwarzają tak potężne siły, że są wstanie przeciwstawić się sile zgniatającej grawitacji. Dlaczego ten stosunek jest tak istotny i w momencie, gdyby zabrakło w nim kilki zer nasz świat jaki znamy, nie mógłby istnieć.

Zmniejszenie stosunku oznaczałoby zmniejszenie masy potrzebnej do przejęcia kontroli przez grawitację. Oznacza to, że grawitacja działałaby zdecydowanie silniej, niż w sposób w jaki my to obserwujemy. Przykładowo- zmniejszając stosunek o 6 zer spowodowałoby wzrost siły grawitacji nad siłami elektrostatycznymi o milion razy, co oznacza, że ilość atomów potrzebna do zbudowania Słońca, byłaby o milion razy mniejsza, ponieważ  ta nowa, mniejsza ilość generowałaby taką samą siłę grawitacji jak obecna masa. Podobnie byłoby z Ziemią- po zmniejszeniu stosunku siły grawitacji do sił elektrostatycznych o 6 zer, masa Ziemi byłaby milion razy mniejsza niż jest obecnie. Podobnie z innymi obiektami. Po zmniejszeniu stosunku byłoby w konsekwencji przyspieszeniem wszystkich procesów tj. powstanie galaktyk, czy zachodzenie reakcji jądrowych we wnętrzu Słońca. Zmniejszyłyby się też odległości między ciałami niebieskimi w kosmosie. Po zmniejszeniu stosunku o 6 zer, czyli zwiększeniu siły grawitacji o milion razy, orbity planet zmalałyby o milion razy, a czas istnienia Słońca również uległby skróceniu. Biorąc pod uwagę nasze Słońce- zdążyłoby się ono wypalić, zanim na Ziemi powstałyby nawet prymitywne formy życia. Od momentu powstania Słońca w naszym świecie do dzisiaj minęło około 4,5 miliarda lat. W świecie o zmniejszonym o 6 zer stosunku grawitacji do sił elektrostatycznych, Słońce osiągnęłoby swój obecny stan po upływie 4,5 tysiąca lat.

Jądra atomowe zbudowane są z protonów i neutronów. Oddziałują one na siebie siłą, której wartość wynosi E=0,007. Jest to ‘druga liczba’ budująca nasz świat. Gdyby liczba ta na samym początku stworzenia zawahała się nawet o drobny ułamek swojej wartości cały Układ Okresowy pierwiastków chemicznych nie mógłby istnieć, a słońca nie mogłyby zapłonąć. Zastanówmy się, skąd jednak wzięła się liczba E.

Przyglądając się procesom jądrowym zachodzącym we wnętrzu Słońca, obserwujemy, że energia wyzwalana jest w momencie łączenia dwóch protonów i dwóch neutronów w jądra helu. Z prostych równań fizycznych wynika, że podczas syntezy jąder helu 99,3% masy pozostaje niezmienna, a jądro helu jest o 0,7% lżejsze od masy poszczególnych elementów, które tworzą to jądro. Oznacza to, że te 0,7% zostało uwolnione w postaci energii, a 0,7% to 0,007, czyli liczba E, określająca jaki ułamek masy paliwa przekształca się całkowicie w energię. Liczba E określa jedynie syntezę helu, ponieważ w wyniku syntezy cięższych pierwiastków uwolniona zostaje mniejsza energia, która nie wpływa znacząco na czas życia gwiazdy- w momencie wyczerpania zapasów do syntezy helu, czas życia gwiazdy gwałtowanie się skraca, ponieważ gwiazda nie jest w stanie produkować tyle energii, która podtrzymywała ją przed zgniatającą siłą grawitacji. Zastanówmy się jednak, co by się stało, gdybyśmy pozmieniali sobie wartości E np. na 0,005 i na 0,010. Aby wyjaśnić co by się stało, gdyby, musimy przyjrzeć się procesowi syntezy jąder helu we wnętrzu Słońca. Informacje te będą również cenne w późniejszych etapach niniejszej książki, gdy będziemy dyskutowali o powstaniu i działaniu Słońca.

Reakcje termojądrowe, inaczej znane jako reakcje fuzji jądrowej, czyli zjawiska zachodzące we wnętrzu gwiazdy mogą zachodzić na dwa sposoby. Jądra helu mogą powstawać w cyklu protonowym, któremu się przyjrzymy, oraz w cyklu węglowo- azotowo- tlenowym.

Cykl protonowy nie jest jednostopniową reakcją. Składa się na niego szereg pięciu reakcji, które następują po sobie w odpowiedniej kolejności. W pierwszym etapie, we wnętrzu Słońca, potrzebujemy dwóch jąder wodoru- czyli protonów. Wodoru na Słońcu jest bardzo dużo- miliardy miliardów ton, stąd z dostępem do wodoru nie ma problemu. Ale zaraz… do reakcji potrzebujemy protony, czyli jądra wodoru, a my mamy do dyspozycji wodór, czyli proton i okrążający go elektron. Zanim zacznie się fuzja jądrowa, musimy obedrzeć wodór z powłoczki elektronowej. Nie jest to trudne. Robimy to w laboratoriach. W podwyższonej temperaturze może nastąpić jonizacja atomu, czyli oderwanie od jego jądra elektronu. Ponieważ wodór składa się tylko z protonu i elektronu, potrzeba trochę większej energii, ale z uwagi, że temperatury na Słońcu wahają się od około 3 milionów Kelwinów na powierzchni, aż po 13600000 milionów Kelwinów we wnętrzu, stąd z jonizacją wodoru na elektron i proton nie ma problemu. Z uwagi na ogromne temperatury panujące na Słońcu proton uzyskuje ogromną energię kinetyczną i zaczyna poruszać się z ogromną prędkością. Bardzo szybko jednak trafia na inny proton powstały w taki sam sposób. Tutaj dzieją się rzeczy podobne, jak te które dzieją się na autostradzie, gdy zderzają się ze sobą dwa auta pędzące ponad sto kilometrów na godzinę- dochodzi do wielkiej (w mikroskali) kolizji i wymianie swoich elementów- w tym wypadku cząsteczek subatomowych. Protony dosłownie zlewają się ze sobą i mieszają swoje cząsteczki subatomowe, dzięki czemu powstaje dwór będący jądrem deuteru, neutrino i pozyton. Jądro deuteru składa się z neutronu i protonu. Wydaje się to dziwne, ponieważ dwa zderzające się protony mają tak jakby dwa ładunki dodatnie, a produkt zderzenia ma jeden ładunek dodatni i jedną cząsteczkę bez ładunku. Gdzie więc podział się nadmiar ładunku dodatniego? Otóż zabrał go ze sobą pozyton, który jest cząsteczką antymaterii, dokładniej jest to elektron, ale z ładunkiem dodatnim. Pozyton daleko nie ucieknie. Prawie od razu spotyka po drodze jakiś samotny elektron i następuje przedziwne zdarzenie- anihilacja. Zawsze, gdy antymateria spotyka materię, następuje jej całkowita anihilacja, czyli unicestwienie dwóch cząstek i wydzielenie najczystszej postaci energii jaką można sobie wyobrazić. Proces ten zachodzi ze stu procentową wydajnością. W czasie mniejszym od miliardowej, miliardowej, miliardowej sekundy zderzający się pozyton i elektron uwalniają energię w postaci dwóch fotonów promieniowania gamma, które z prędkością światła uciekają w przestrzeń kosmiczną. Wróćmy jednak do naszego jądra deuteru. Deuteron również rozpędzany jest do ogromnych prędkości, zyskując tym samym ogromną energię i w pewnym momencie zderza się z jądrem wodoru- protonem. Ponownie dochodzi do kolizji, w wyniku której powstaje jądro helu-3 oraz zostaje ponownie wypromieniowany kwant gamma, który zabiera ze sobą część energii. Nie jest to jednak ten hel o który nam chodzi, ponieważ powstały w tej reakcji posiada dwa protony i jeden neutron, a wersja o którą nam chodzi posiada po dwa protony i neutrony. W ostatnim etapie jądra helu-3 znowu są rozpędzane, aż do momentu, gdy dwa takie jądra spotkają się, a przez wymianę cząsteczek subatomowych powstaje jądro helu-4 (czyli to o które nam chodzi), oraz odtwarzają się dwa protony. Przyglądając się całemu procesowi widzimy, że potrzeba do niego czterech protonów, aby mogła powstać jedna cząsteczka helu. Jak już wcześniej było powiedziane- masa końcowego produktu- czyli jądra atomu helu, jest o 0,7% masy lżejsza niż masa tworzących go składników nie będących ze sobą połączonymi. Liczba 0,007 jest wartością stałą określającą jaki ułamek materii przekształcony został e energię, którą ukradły np. wypromieniowane kwanty promieniowania gamma.

Gdyby jednak zmniejszyć wartość E do 0,005, okazałoby się, że już pierwszy etap procesu- zderzenie dwóch protonów nie dałoby rezultatów, ponieważ uwolniłyby one zbyt mało energii, aby mogły się ze sobą połączyć dając deuteron. W takich warunkach niemożliwa stałaby się fuzja jądrowa, a nigdzie we Wszechświecie nie zaświeciłaby ani jedna gwiazda. Gdyby jednak wartość E podnieść do 0,01, silne oddziaływania między cząsteczkami byłyby tak silne, że w wyniku fuzji jądrowej uwolniona zostałaby znacznie większa energia. Wartość E można utożsamiać również z energią z jaką oddziaływania silne sklejają cząstki wewnątrz atomów. W normalnych warunkach protony odpychają się tak mocno, że nie jest możliwe powstanie jądra helu bez udziału neutronów, które tak jakby sklejają ze sobą protony, ponieważ wartość E jest na tyle za mała, aby protony mimo odpychania elektrostatycznego mogły się ze sobą skleić (stąd też wcześniejszy wniosek, że gdyby wartość E zmalała jeszcze bardziej, klej byłby jeszcze słabszy i cząstki subatomowe, po prostu by się ze sobą nie kleiły). Gdyby E wzrosła, klej międzycząstkowy zostałby umocniony i mimo odpychania, protony mogłyby się ze sobą łączyć bez udziału neutronów. Gdyby tak było, tuż po Wielkim Wybuchu, wszystkie protony, które w nim powstały posklejałyby się ze sobą i nie byłaby możliwa fuzja jądrowa, ponieważ całe potrzebne paliwo by nie istniało.

 Liczba trzecia, czyli parametr kosmologiczny Ω mówi nam o rozkładzie gęstości materii we Wszechświecie. Dzisiaj wiemy, że gęstość Wszechświata to około 9,9 × 10⁻³⁰ gramów na centymetr sześcienny. Gdyby wartość ta, która została ustalona już w erze Plancka miała minimalnie inną ilość, Wszechświat być może nigdy nie wszedłby w fazę inflacji kosmologicznej, albo nie powstałyby żadne znane nam zagęszczenia materii tj. galaktyki. Przyjrzyjmy się jednak trochę bardziej tej wielkości. Obecna gęstość Wszechświata wynosi około jeden atom na metr sześcienny. Cała reszta to pustka. Sama wartość Ω w sobie nie jest jednoznacznie rozkładem materii, a jedynie stosunkiem gęstości materii do gęstości krytycznej. Wartość Ω określa co stanie się ze Wszechświatem, zależnie od tego czy jesteśmy powyżej jedności, czy poniżej. Przyjrzyjmy się tej stałej uważniej, ponieważ jest to stała, która nie ma wartości, ponieważ wartość nie jest do teraz znana- wiemy, że jakaś istnieje, ale nie mamy pojęcia ile wynosi. Żeby w pełni zrozumieć idee Ω musimy wiedzieć czym jest gęstość krytyczna. 

Gęstość krytyczna, jest to taka gęstość materii w przestrzeni kosmicznej, jaką miałby Wszechświat o zerowej krzywiźnie i płaskiej geometrii przestrzennej. Jest to dość zawiłe stwierdzenie, podobnie jak zawiły jest wzór i wartość gęstości krytycznej. Dla uproszczenia wywodu, przyjmijmy, że gęstość krytyczna jest to taka gęstość, która stanowi pewną granicę i decyduje o tym co stanie się z Wszechświatem. Gdy porówna się do siebie wartość gęstości Wszechświata i gęstości krytycznej otrzymujemy wartość Ω. Gdy wartość Ω jest mniejsza od 1 Wszechświat będzie się wiecznie rozszerzał, gdy wartość ta przekroczy 1, w którymś momencie rozszerzanie Wszechświata ulegnie spowolnieniu, zatrzymaniu i cofnięciu, a wszystko skurczy się do pierwotnego stanu osobliwości. Obecne badania wskazują, że Wszechświat będzie rozszerzał się w nieskończoność, ponieważ Ω wynosi około 1/25.

 Liczba ℷ mówi o sile ‘kosmicznej antygrawitacji’ czyli sile, która zmusza Wszechświat do ciągłego rozszerzania się. Nie widać tego w skali lokalnej, ponieważ fakt rozszerzania przestrzeni widać w skali, której dolna granica to około miliard lat świetlnych. Bardzo ważnym elementem kosmicznej układanki jest bardzo znikoma wartości liczby ℷ. Gdyby wartość ta była wyraźnie większa nigdy nie doszłoby do powstania galaktyk, a Wszechświat mógłby się już dawno skurczyć. Wiemy natomiast, że w miarę jak przestrzeń będzie się dalej rozszerzała wartość ℷ będzie prawdopodobnie rosła, aż do momentu w którym przeważy ona resztę sił i nastąpi faza wielkiego kurczenia (inaczej Wielkiego Kolapsu). Nie jest to oczywiście pewne, ponieważ coraz więcej danych świadczy o tym, że Wszechświat będzie rozciągał się w nieskończoność.

Przedostatnią liczbą jest Q, która prezentuje stosunek dwóch głównych energii panujących we wczesnym etapie istnienia Wszechświata, oraz energii, które spotykamy dzisiaj- grawitacja i energia rozproszenia jakiegoś układu.  Q wynosi około 1/ 100 000. Świadczy ona o zaburzeniach jakie pojawiły się w momencie wielkiej anihilacji. Gdyby wartość ta była inna niż jest świat albo nigdy nie posiadałby żadnej materii, albo byłby zdominowane przez gigantyczne czarne dziury.  

Ostatnią liczbą jaka stanowi ‘przepis na nasz Wszechświat’ jest licha D, która wynosi 3. Mówi ona o ilości wymiarów przestrzennych jakie posiada nasza rzeczywistość. Oczywiście wiemy, że istnieje dla nas jeszcze czwarty wymiar, ale jest to wymiar czasowy, a nie przestrzenny. Jak już mówiłem wcześniej z pozostałymi sześcioma wymiarami, które zostały zwinięte podczas stworzenia mam ‘’kontakt’’ za pomocą superstrun.

Superstruny są strukturami o długości Plancka (10^-35m), które drgają z odpowiednią częstotliwościom w 10 wymiarach. Częstotliwość z jaką drga struna utożsamiana jest z cząstką jaka w wyniku tych drgań powstaje. Ja skłaniam się z teorią, że drgania superstrun są tak wysokoenergetyczne, że energia tych drgań zgodnie ze wzorem E=mc² w naszych wymiarach przestrzennych manifestuje swoją obecność jako cząstka elementarna; np. jedne struny drgające z określoną częstotliwością mają taką energię, która pozwala manifestować im się jako kwarki, a inne mają energię, która manifestuje się jako fotony.

Ale po co mowa o czterech podstawowych siłach i sześciu liczbach? Dlaczego to wszystko jest tak istotne do zrozumienia Wielkiego Wybuchu i tego co się później działo? Odpowiedź jest bardzo prosta- te cztery siły i sześć liczb są przepisem na nasz Wszechświat. Tylko dzięki temu, że wszystko jest tak idealnie dopasowane nasz Świat jest taki jaki jest i można powiedzieć, że działa. Może to prowadzić do fałszywej hipotezy, że coś, albo ktoś nastroił wszystko w tak idealny sposób. Oczywiście jest to fałszywa hipoteza, ponieważ jest czystym przypadkiem, że prawa fizyki są takie, a nie inne.

Wróćmy natomiast do momentu 10^-35 sekundy po stworzeniu w momencie, gdy wszystkie oddziaływania są już od siebie oddzielone. Można powiedzieć, że kryształ stworzony ze wszystkich sił rozpadł się, a całość struktury która w tedy została narodzona jest już nastrojona. W czasie biliardowych biliardowych sekundy zostały stworzone wszystkie podwaliny fizyki, matematyki i chemii, powstały wszystkie prawa i ustaliły się wszystkie wartości jakie znamy i jakie poznamy.

10^-35 sekundy po stworzeniu Wszechświat jest za mały by cokolwiek mogło w nim zajść. 

W okresie od 10^-35 do 10^-32 sekundy cała przestrzeń, która była mniejsza o miliardy miliardów razy od atomu powiększyła się do rozmiarów piłki bejsbolowej. Przyrost w okresie od 10^-35 do 10^-32 sekundy o ponad 10⁵⁰ razy, był największym powiększeniem przestrzeni w historii całego Wszechświata.

Teoria inflacji kosmologicznej uważa, że przed wejściem w fazę inflacji Wszechświat miał średnicę około 10^-52metra, czyli był zdecydowanie mniejszy od najmniejszych cząstek elementarnych. Masa Wszechświata wynosiła w tedy zaledwie kilka gramów. Energia wydzielona w procesie inflacji kosmologicznej była tak wielka, że mogła powstać z niej materia.   Wyjaśnienie procesu inflacji kosmologicznej jest bardzo skomplikowane, ponieważ wymaga stosowania tutaj pojęć związanych z fizyką kwantową. Na chwilę przed inflacją Wszechświat był w fazie fałszywej próżni. Jest to teoria, która może łączyć się również z tym dlaczego nasz Wszechświat w ogóle powstał. Próżnią nazywa się obszar przestrzeni, w którym nie ma żadnej cząstki, czyli energia danego obszaru jest w swoim minimum. Teoria strun zakłada, że istnieją inne wszechświaty o niższej energii niż energia próżni w naszym Wszechświecie. Nasz Wszechświat może się teoretycznie rozpaść, tworząc taki nowy wszechświat, w którym pozornie z niczego powstałyby nowe cząstki elementarne. Pojęciem fałszywej próżni nazywamy zjawisko, gdy w danym momencie określony stan kwantowy znajduje się w swoim minimum energetycznym i nic tego minimum nie może obniżyć, ale gdzieś obok tego stanu jest stan, który znajduje się w jeszcze większym minimum. Pozornie dla pierwszego stanu jest on w momencie ‘właściwej próżni’ ale jest ona fałszywa, bo istnieje inny stan o jeszcze niższej energii.

W momencie gdy nasz Wszechświat znajdował się w momencie fałszywej próżni, wartości skalarne pól Higgsa są w swoim minimum, przez co po ich rozpadzie następuje zjawisko prawdziwej próżni. W tym procesie zwanym zjawisko tunelowania zostało stworzone ujemne ciśnienie, które spowodowało, że objętość Wszechświata mogła rosnąć, bez zmniejszenia jego gęstości. Dla objaśnienia zjawisko tunelowe dla fizyki klasycznej jest paradoksem, ponieważ łamie zasady zachowania energii. O zjawisku kwantowego tunelowania mówi się, gdy dana cząstka o określonej energii może przeskoczyć przez barierę potencjału o energii wyższej. Teoretycznie i logicznie jest to niemożliwe- to tak jakby lecący komar chciał przebić betonowy mur. Nie będę tutaj rozwodził się na temat działania tego zjawiska, ale musimy przyjąć za fakt, że jest ono możliwe, chociażby z tego względu, że wykorzystujemy je w technice.

Wracając do inflacji. W momencie Gdy Wszechświat był w stanie fałszywej próżni na skutek kwantowego tunelowania wytworzyło się ujemne ciśnienie, które spowodowały wzrost objętości Wszechświata, bez zmiany gęstości pierwotnego tworu. Musimy cały czas pamiętać, że nastąpiło rozszerzanie przestrzeni, a nie miejsca w przestrzeni. To przestrzeń z wielkości mniejszej od wielkości składowych jądra atomu powiększyła się do rozmiarów piłki bejsbolowej i z obliczeń wynika, że stało się to z prędkością większą od prędkości światła.

Teoria inflacji jest bardzo kuszącą teorią ponieważ wyjaśnia ona 3 podstawowe problemy: podobieństwo, gładkość i płaskość Wszechświata. Mówiąc, że Wszechświat jest płaski nie mamy na myśli dosłownej płaskości w wyobrażeniu Wszechświata jako stołu. Mamy na myśli to, że dwie równoległe wiązki światłą poruszające się w przestrzeni zawsze pozostaną równoległe. Wiązki te biegną po membranie czasoprzestrzennej. Membranę tą możemy potraktować dosłownie jak gumową powierzchnie, w której ciężkie obiekty odkształcają ją. Oczywiście trzeba pamiętać, że w rzeczywistości Wszechświat ma trzy wymiary przestrzenne, dlatego porównanie czasoprzestrzeni do membrany obarczone jest sporym błędem. Teoria inflacji wyjaśnia również idealny rozkład promieniowania mikrofalowego Wszechświata we wszystkich jego kierunkach. Stanowi to również dowód, że nie ma centrum Wszystkiego. Promieniowanie mikrofalowe tła, inaczej promieniowanie reliktowe ma temperaturę 2,73 stopni Kelwina i jest mikrofalową pozostałością Wielkiego Wybuchu. W momencie stworzenia Wszechświat był bardzo gorący, potem w miarę rozszerzania i stygnięcia pozostały w nim fotony o określonej długości fali. Inflacja kosmologiczna wyjaśnia dlaczego obszary Wszechświata, które są położone tak daleko od siebie, że nie są wstanie porozumiewać się w żaden sposób mają te samą temperaturę poświaty. Inflacja wyjaśnia też problem gładkości, czyli dlaczego galaktyki są porozrzucane w przestrzeni równomiernie.

Przejdźmy teraz do czasu będącego erą po wielkiej inflacji kosmologicznej. Zdarzyła się tam bardzo ważna rzecz. Z „obłoków” energii o gęstości 10⁷⁰ gram na centymetr sześciennych i temperaturze 10²⁸ K wykrystalizowały się najbardziej podstawowe z podstawowych budulców materii i antymaterii. Temperatura była na tyle niska, że zgodnie z równaniem Einsteina z energii krystalizowały się struktury takie jak kwarki, antykwarki, leptony, antyleptony i inne. Stała się tam jeszcze jedna bardzo ważna rzecz- asymetria. Z niewiadomych powodów w tamtym czasie między ilościami materii i antymaterii wystąpiła różnica. Jeszcze przed wejściem w erę inflacji rozegrała się wielka „bitwa” między materią i antymaterią. Jak wiemy materia spotykająca się ze swoim odpowiednikiem- antymaterią- ulega anihilacji czyli całkowitemu przekształceniu w promieniowanie. W bilardowych ułamkach sekund materia anihilowała z antymaterią. Na szczęście istniała w tedy mała nierównowaga między nimi i to co do dzisiaj obserwujemy w kosmosie- galaktyki, gwiazdy, komety i nas samych jesteśmy pozostałościom po tej wielkiej „bitwie”. My i to wszystko co widzimy jesteśmy tą nieznaczną nadwyżką materii nad antymaterią.

Później nastąpiła era hydronowa trwająca od 10^-12 do 10^-4 sekundy. Temperatura spadła wtedy z 10¹⁵ do 10¹³ stopni Kelwina a gęstość Wszechświata wynosiła około 10¹⁷ grama na centymetr sześcienny. Z materii tworzonej jedynie przez kwarki i leptony zaczynają powstawać pierwsze cząstki elementarne takie jak protony i neutrony. Temperatura jest już na tyle niska, że nie ulegają one „wyparowaniu”. Protony podobnie jak i neutrony złożone są z trzech kwarków. Protony mają w swoim składzie dwa kwarki górne i jeden dolny, a neutrony dwa kwarki dolne i jeden górny. Powstanie protonów i neutronów było możliwe, gdy kwarki zbijały się w trójki, które zaczęły wymieniać między sobą gluony- cząstki odpowiedzialne za istnienie oddziaływań jądrowych słabych. W czasie, gdy z kwarków powstają protony i neutrony zaczynają powstawać cząstki innego rodzaju- leptony (do których w tamtym czasie można głownie zaliczyć neutrina). Obecnie neutrina nie oddziałują z materią prawie w ogóle, ponieważ jest ona dla nich przezroczysta. W erze hadronowej, materia była tak zagęszczona, że neutrina bardzo intensywnie oddziaływały z powstającymi cząstkami.

W okresie od 10^-4 sekundy do 10 sekund gdy temperatura spada z 10¹³ do 10¹⁰ a gęstość nie przekracza 10⁴ grama na centymetr sześcienny zaczynają z energii krystalizować się pozostałe elementy tj. elektrony, pozytony (między elektronami i pozytonami w tym samym czasie zaszła anihilacja z ponowną nadwyżką elektronów nad pozytonami). Gęstość Wszechświata spada na tyle, że staje się on przezroczysty dla neutrin, które przestają oddziaływać z materią. Era ta nazywa się erą leptonową- z uwagi na powstanie znacznych ilości elektronów. Następną erą jest era nukleosyntezy trwająca około 17 minut. Temperatura spadła do około 10 000 stopni Kelwina a gęstość do 1 grama na centymetr sześcienny. W tych warunkach oddziaływania silne wiążą protony i neutrony w jądra helu i znikome ilości jąder litu i berylu. Po upływie około 1000 sekund od Wielkiego Wybuchu rozpadowi ulegają samotne neutrony. W ciągu najbliższych 380 tysięcy lat temperatura będzie spadać do około 3000K. W takich warunkach powstają pierwsze niezjonizowane atomy. Przestrzeń wypełniona jest głównie wodorem, oraz mniejszą ilością helu, litu i berylu.  Mniej więcej w okresie owych 380 tysięcy lat wartość promieniowania mikrofalowego spada do temperatury znanej nam dzisiaj.

Możemy powiedzieć, że u schyłku 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu zakończyła się pewna faza, w wyniku której powstały podwaliny praw fizyki oraz materia budująca nasz Wszechświat. Kolejne 14 miliardów lat jest opowieściom, którą znamy o wiele lepiej. Kolejne rozdziały opowiadają o powstaniu pierwszych gwiazd, skupisk galaktyk oraz nas samych. 

Zachęcam do komentowania, przekazywania dalej i odwiedzania Facebook'a !